專利名稱：高對比度的光學(xué)信息載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)信息載體和用于制造該光學(xué)信息載體的一種裝置以及一種對應(yīng)的方法。
如今光學(xué)信息載體得到了廣泛的使用。然而，它們的數(shù)據(jù)容量卻接近了物理極限。一種增加數(shù)據(jù)容量的方法是增加層的數(shù)目。目前，現(xiàn)存的DVD技術(shù)已經(jīng)延伸至幾個層。然而，由于單個層固有反射，總的層數(shù)將仍然受到限制?？蛇x擇的技術(shù)，比如熒光多層技術(shù)，可以提供一種解決問題的方法。
美國專利US 5,370,970描述了一種具有熒光物質(zhì)的盤。通過使用一系列凹坑和凸起來存儲信息，其中這些凹坑和凸起通過普通的處理技術(shù)比如注射模塑法或凹凸印法而生成。通過使用包含熒光功能性沉積物質(zhì)，例如熒光染料來產(chǎn)生熒光數(shù)據(jù)層。物質(zhì)通過使用普通的沉積技術(shù)比如旋涂、刮片、浸涂或汽相沉積而沉積下來。熒光物質(zhì)應(yīng)該是沉積在凹坑中。所述盤的問題在于使用普通處理技術(shù)例如旋涂來應(yīng)用基質(zhì)和染料混合物，凸起和凹坑兩者都被覆蓋。這是不愿意的，因?yàn)槔鐬榱俗銐蚋叩臄?shù)據(jù)率，在凸起和凹坑之間具有強(qiáng)對比度是至關(guān)重要的。通過旋涂所能獲得的對比度是大約1.5，這對于系統(tǒng)的快速讀取來說就太低了。
所以本發(fā)明的目的就是提供一種具有高對比度的光學(xué)信息載體。本發(fā)明的另一個目的就是提供一種用于制造具有高對比度的光學(xué)信息載體的裝置和對應(yīng)方法。
為了實(shí)現(xiàn)第一個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于裝載信息的光學(xué)信息載體，以便通過光束來讀取，包括至少一個信息層，該信息層具有50μm寬度或更小的空腔并且在所述空腔之間具有凸起，其中所述空腔的寬度比深度小，和沉積在所述凸起上的光學(xué)活性材料，以便當(dāng)通過所述光束激發(fā)時顯示光信號。
根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)活性材料被沉積在信息層的凸起上，更好地不要沉積在信息層的空腔里。這一點(diǎn)正好與上文所述的現(xiàn)有技術(shù)相反。本發(fā)明涉及ROM(只讀存儲器)和WORM(一次寫入多次讀取)應(yīng)用。在ROM應(yīng)用中，空腔通常被稱作凹坑，并且在WORM應(yīng)用中，空腔通常被稱作凹槽。
令人意外地，發(fā)現(xiàn)如果結(jié)構(gòu)基底的空腔具有50μm或者更小的寬度，更好地具有10μm或更小的寬度，其中空腔的寬度比深度小，那么使用普通的沉積技術(shù)，有可能沉積在結(jié)構(gòu)基底的凸起上。通過在沉積裝置中設(shè)定某一參數(shù)值，通過一組沉積裝置執(zhí)行沉積過程，并且通過在具有這些狹窄空腔的結(jié)構(gòu)基底上沉積光學(xué)活性材料，可以實(shí)現(xiàn)沉積在凸起上而不是沉積在空腔里或者幾乎不沉積在空腔里。該表面不應(yīng)該是理想的潤濕表面。因此，本發(fā)明改善對比度的理念是與如上所述的現(xiàn)有技術(shù)相比，變窄了空腔的寬度，并且提高深度和寬度的比率，以及在制造過程中為沉積裝置選擇某一參數(shù)值。
在WORM應(yīng)用中，凹槽具有較小的寬度，并且沿著凹槽的縱向延伸較長的長度。與凹槽縱向交叉的方向上，凹槽可以彼此緊挨著，并且在彼此之間形成凸起。凹槽甚至可以環(huán)繞盤的中心，結(jié)果例如具有很大的長度。在ROM應(yīng)用中凹坑也具有較小的寬度。它們的長度可以比它們的寬度更大，但是通常是具有相同的尺寸。在縱向，凹坑可以彼此位于前后，并且與縱向交叉的方向上，凹坑可以彼此緊挨著。沿著縱向和與縱向交叉的方向上，在凹坑之間形成凸起。在優(yōu)選實(shí)施方式中，長度和寬度兩者都比50μm短，更好的比10μm短，最好的是大約0.5μm。
光學(xué)活性材料通過普通技術(shù)例如旋涂或浸涂被沉積在凸起上。通過使用旋涂，光學(xué)活性材料以液態(tài)形式例如溶解于溶劑中而被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)基底的頂面。液體作為一薄膜涂布于結(jié)構(gòu)基底的頂面，并且凸出狹窄的空腔空腔具有50μm或更小的寬度，較好的是10μm或更小，最好是0.5μm，而不滲流在它們內(nèi)部。大約200rpm或更大的旋轉(zhuǎn)頻率被應(yīng)用于結(jié)構(gòu)基底，其中該結(jié)構(gòu)基底由在每一個空腔上方開口的薄膜覆蓋。作為不同的沉積技術(shù)，應(yīng)用浸涂到結(jié)構(gòu)基底也是可能的，其中該結(jié)構(gòu)基底具有寬度小于50μm，更好是10μm的空腔。在該情況下，結(jié)構(gòu)基底浸在液體中，并且拔出速度更好的選擇為大約1cm/s或更高。在ROM應(yīng)用中，凹坑可以具有長度和寬度均為50μm或更小，更好的是10μm或更小。
更好的，所有的光學(xué)活性材料被沉積在凸起上，并且沒有光學(xué)活性材料沉積在空腔里。因此，通過光束激勵凸起所發(fā)射的光信號強(qiáng)度大大高于通過光束激勵空腔所發(fā)射的光信號強(qiáng)度。因此，比較于現(xiàn)有技術(shù)，提高了信息載體的對比度。
在本發(fā)明最優(yōu)實(shí)施方式中，空腔不包含光學(xué)活性材料。也就是說，在此具體實(shí)施方式
中，信息載體的對比度得到改善。
同樣地發(fā)現(xiàn)，在制造過程中，在結(jié)構(gòu)基底頂面上沉積光學(xué)活性材料期間，使用寬度比深度小的空腔，幾乎沒有光學(xué)活性材料進(jìn)入空腔的底部。在下文中，空腔深度除以寬度的比率被稱作縱橫比。
由于根據(jù)本發(fā)明所提出的高縱橫比，沉積物質(zhì)表面張力的作用下防止沉積物質(zhì)進(jìn)入空腔。此外，空氣將被俘獲在空腔中，特別地是在凹坑中，使得沉積物質(zhì)不能夠到達(dá)底部。除了上述技術(shù)之外，刮片和汽相沉積也可以應(yīng)用在具有高縱橫比的空腔的結(jié)構(gòu)基底上。
更好地，所述深度與所述寬度的比率大于1.5，更好的是在1.5至2.5的范圍內(nèi)。要求大縱橫比和要求薄信息層之間存在著矛盾。每一信息層應(yīng)該盡可能薄，以便在給定厚度的信息載體上盡可能多的放置多個信息層。
更好的，光學(xué)活性材料包含熒光物質(zhì)。熒光物質(zhì)被廣泛的使用于光存儲器技術(shù)中。已知的和市場上可買到的光學(xué)活性材料可以由基質(zhì)和染料物質(zhì)的混合物組成?；|(zhì)更好的是基團(tuán)物質(zhì)，包括聚乙烯醇縮乙醛，多(甲基)丙烯酸鹽，聚醚，聚酯，聚碳酸酯或多元醇，，并且染料物質(zhì)更好的是基團(tuán)物質(zhì)，包括夾氧雜蒽，吖啶，噁嗪或香豆素。這些物質(zhì)被廣泛地使用。它們也可以使用在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息載體中，以降低生產(chǎn)和開發(fā)成本。
光學(xué)活性材料的沉積可以選擇性地通過使用某一技術(shù)得到改善，例如匹配必須被沉積的混合物與所使用基底的物質(zhì)或化學(xué)性能，選擇相同極性的物質(zhì)，應(yīng)用非浸潤層或使用等離子處理以便修改凸起。隨后，凸起可以通過、涂刷或沉積附加覆蓋層來處理。
有利地，光學(xué)信息載體包括多個信息層，此信息層包含空腔和凸起以及分離連續(xù)信息層的間隔層。多層光學(xué)信息載體具有比單層光學(xué)信息載體更高的容量。使用熒光物質(zhì)，大量的信息層可以彼此交替放置。比較于已知的多層光學(xué)信息載體，根據(jù)本發(fā)明的多層信息載體具有更大的對比度。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，如權(quán)利要求11所述，還可以提供一種用于制造光學(xué)信息載體的裝置，并且如權(quán)利要求14所述，提高一種用于制造光學(xué)信息載體的方法，所述方法包括在所述至少一個信息層中形成具有50μm或更小寬度的空腔和在所述空腔之間形成凸起的步驟，并且在所述凸起上沉積光學(xué)活性材料，以便當(dāng)通過所述光束激勵時顯示光信號。更好的，旋涂和浸涂被用作沉積技術(shù)，用于在凸起上沉積光學(xué)活性材料。
用于制造的裝置和制造方法的最優(yōu)實(shí)施方式主張?jiān)诟綄俚臋?quán)利要求中。
現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中

圖1a-1c表示用于根據(jù)本發(fā)明的WORM盤的制造方法的三個步驟，圖2表示在圖1c中的盤的俯視圖，圖3表示根據(jù)圖2的所記錄的WORM盤，和圖4表示沿著圖3中的記錄盤的軌道穿過的讀取光束，圖1a表示根據(jù)本發(fā)明的WORM盤制造過程的第一步驟。如圖1a所示的結(jié)構(gòu)基底1將成為盤的信息層的一部分。圖1a圖示了沿著盤的直徑，結(jié)構(gòu)基底1的橫截面的切斷部。
信息層沿著盤的平面伸展。結(jié)構(gòu)基底1包含沿著盤的平面延伸的連續(xù)基底2，和其中凹槽4環(huán)繞盤的中心C放置的頂部3。凸起5形成在相鄰凹槽4中間，因此它們環(huán)繞盤的中心C。盤的中心C沒有顯示，但是位置由相應(yīng)的箭頭指示。在圖1a中的切斷部表示五個凸起5和四個凹槽4。
凹槽4深度為B，橫向?qū)挾葹锳。比率B/A被稱作縱橫比。根據(jù)本發(fā)明，寬度選擇大約0.5μm(或更小)。凹槽4成形為垂直于環(huán)形方向的矩形。凹槽4的橫向?qū)挾華和深度B是沿著環(huán)形方向的常量。凸起5的橫向?qū)挾仁窍蛲獍疾鄣南騼?nèi)邊緣和相鄰向內(nèi)凹槽的向外邊緣之間的距離。
圖1b表示根據(jù)本發(fā)明的WORM盤制造過程的第二步驟。包含基質(zhì)和熒光染料物質(zhì)的光學(xué)活性材料層6沉積在基底的頂部3?；|(zhì)可以是聚乙烯醇縮乙醛、多(甲基)丙烯酸鹽、聚醚、聚酯、聚碳酸酯或多元醇。熒光染料可以是夾氧雜蒽、吖啶、惡嗪或香豆素染料。
光學(xué)活性材料可以通過例如旋涂沉積在基底1的頂部3上面。也就是說，光學(xué)活性材料溶于溶劑中。然后在水平放置的結(jié)構(gòu)基底1上形成覆蓋在結(jié)構(gòu)基底1頂部3的溶解基質(zhì)染料混合物6。作為應(yīng)用進(jìn)程的結(jié)果，將不會有基質(zhì)染料混合物6沉積在凹槽4中。其中一個原因是空氣填充在凹槽4的內(nèi)部，而使得沉積物6不能夠到達(dá)凹槽4的底部，此外由于小的寬度，溶解基質(zhì)染料混合物6的表面張力也防止基質(zhì)染料混合物6進(jìn)入凹槽4中。溶解基質(zhì)染料混合物6突起在狹窄的凹槽4的上部，而不進(jìn)入凹槽4中。圖1b表示制造方法的所述第二個步驟，其中一層溶解基質(zhì)染料混合物6沉積在基底1的頂部3上面。
隨后，具有所應(yīng)用的溶解基質(zhì)染料混合物6的基底1以大約2500rpm或更高的轉(zhuǎn)動頻率旋轉(zhuǎn)，并且所溶解的基質(zhì)染料混合物薄層將被留在凸起5中。溶劑將蒸發(fā)，并在凸起5上留下基質(zhì)染料混合物的沉淀層7。
其它已知的涂敷法可以被用于在凸起5上沉積一層基質(zhì)染料混合物。不同的技術(shù)是刮片。在此方法中，光學(xué)活性材料被用于基底1，并且在基底1的頂部3之上規(guī)定距離處的刀刃平行于基底1的頂部3之上移動，以在凸起5之上產(chǎn)生沉積層。此沉積方法被用于具有縱橫比為1.5或更高，更好地在1.5至2.5的范圍內(nèi)的空腔。
另外的技術(shù)是浸涂，也就是說基底1的頂部3簡單地浸在包含光學(xué)活性材料的液劑中，并且之后基底1被拔出。對于結(jié)構(gòu)基底1，具有寬度(A)小于50μm，更好的是0.5μm的凹槽。因此，薄層7將沉積在基底1的凸起5之上。沉積層7的厚度可以通過基底1的拔出速度來改變。
最后，可以選擇汽相沉積來在凸起5之上沉積層7，也就是說，加熱和蒸發(fā)被應(yīng)用的物質(zhì)。蒸氣將以固態(tài)的形式沉積在基底1的凸起5之上。此沉積方法被用于具有縱橫比為1.5或更高，更好地在1.5至2.5的范圍內(nèi)的空腔。
凸起5和沉淀層7之間的連接可以通過匹配基質(zhì)染料混合物6的物理或化學(xué)性能和基底1，例如通過選擇具有相同極性的物質(zhì)而得到改善。同樣地有可能應(yīng)用浸潤層到凸起5，導(dǎo)致對溶解基質(zhì)染料混合物6的浸潤效果。用這種方法，粘合劑和/或應(yīng)用物質(zhì)的數(shù)量可以得到控制。例如極性單分子層是浸潤層。凸起5還可以通過等離子處理得到改進(jìn)。氧等離子可被用于等離子處理。氧等離子處理的一個效果是使得凸起更加極性化。等離子的第二效果可以使得凸起5變粗糙，以支承粘合劑。此外，隨后的處理可以選擇性地采用，以便進(jìn)一步地改變所產(chǎn)生的凸起5。凸起5可以被腐蝕、沖洗，或者附加覆蓋層可以被沉積在凸起5之上。
上述制造方法可以生產(chǎn)WORM盤，即未記錄的盤。但是相同的方法還可以用于制造ROM盤。WORM和ROM盤分別地在空腔即凹槽4和凹坑4的長度方面不同。圖2表示圖1c的俯視圖，表示沉積層7的未寫結(jié)構(gòu)和相鄰沉積層7之間的空凹槽4。
如附圖3所示，WORM盤上的信息記錄可以通過降解沉積層7的所選定部分8，例如利用高于基質(zhì)染料混合物降解溫度的寫激光光束，通過加熱所選定部分8來實(shí)現(xiàn)。降解部分8釋放它們的熒光特征，例如使用讀取激光光束來激勵所降解的部分不會導(dǎo)致所降解部分8的熒光發(fā)射。
結(jié)合圖4來解釋讀取方法。圖4表示包含沉積層7和所降解部分8的五個寫入軌道10。在圖4中，脈沖讀取光束的焦點(diǎn)9沿著軌道10從底部到頂部穿過，其中此脈沖讀取光束也可以是具有不同波長或比寫入光束更低強(qiáng)度的激光光束。每次，讀取光束脈沖到達(dá)沉積層7，激光被吸收并且發(fā)射熒光。之后，熒光可以通過適當(dāng)?shù)氖占鱽硎占⑶冶慌袛?。每次，讀取光束脈沖達(dá)到降解部分8，而不發(fā)射熒光。所以，收集不到熒光，并且檢測不到信號。與讀取光束的脈沖頻率相關(guān)的熒光信號就無信號的序列是存儲在信息層中被編碼的信息。
在根據(jù)本發(fā)明的ROM盤的特殊具體實(shí)施方式
中，所使用的凹坑具有長度大約1.6μm，寬度大約0.5μm而高度大約1μm。因此，縱橫比大約是2。為了獲得ROM盤，例如利用壓模來制造包含具有不同長度凹坑的結(jié)構(gòu)基底。信息以凹坑的不同長度來編碼。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的盤具有低的對比度。本發(fā)明的目的就是改善所述盤的對比度。此發(fā)明目的通過提供具有比現(xiàn)有技術(shù)較小寬度的空腔4的結(jié)構(gòu)基底1，并且通過為已知的沉積技術(shù)選擇某一參數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用到這些新結(jié)構(gòu)的沉積技術(shù)導(dǎo)致在凸起5上沉積熒光物質(zhì)7。幾乎沒有熒光物質(zhì)沉積在空腔4的底部，這導(dǎo)致更高的對比度。
權(quán)利要求
1.一種用于承載信息以便利用光束(9)來讀取的光學(xué)信息載體，包括-至少一個信息層，它具有50μm或更小的寬度(A)的空腔(4)，并且在所述空腔(4)之間具有凸起(5)，其中所述空腔(4)具有比深度(B)更小的寬度(A)，和-光學(xué)活性材料(7)，沉積在所述凸起(5)上并當(dāng)所述光束(9)激勵時適用于顯示光信號。
2.如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)信息載體，特征在于所述空腔(4)具有10μm或更小的寬度(A)。
3.如權(quán)利要求1中所述的光學(xué)信息載體，特征在于所述空腔(4)不含有光學(xué)活性材料(7)。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息載體，特征在于所述深度(B)與所述寬度(A)的比率是1.5或更高。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)信息載體，特征在于所述深度(B)與所述寬度(A)的比率位于1.5至2.5的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息載體，特征在于覆蓋層位于所述空凸起(5)和所述光學(xué)活性材料(7)之間。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息載體，特征在于所述光學(xué)活性材料(7)是熒光物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息載體，特征在于所述光學(xué)活性材料(7)包含基質(zhì)和染料物質(zhì)。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)信息，特征在于所述基質(zhì)是基團(tuán)物質(zhì)，包括聚乙烯醇縮乙醛、多(甲基)丙烯酸鹽、聚醚、聚酯、聚碳酸酯或多元醇，并且所述染料是基團(tuán)物質(zhì)，包括氧雜蒽、吖啶、惡嗪或香豆素。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息載體，其特征在于多個信息層包含空腔(4)和凸起(5)以及分離連續(xù)信息層的間隔層。
11.一種用于制造至少具有一個信息層的光學(xué)信息載體的裝置，包括用于在所述至少一個信息層上形成具有50μm或更小的寬度(A)的空腔(4)，和在所述空腔(4)之間形成凸起(5)的裝置，其中所述空腔(4)具有比深度(B)更小的寬度(A)，和用于在所述凸起(5)上沉積并當(dāng)光束(9)激勵時適用于顯示光信號的光學(xué)活性材料(7)的裝置。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，特征在于用于形成具有10μm或更小寬度的空腔(4)的裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，特征在于用于形成空腔(4)和形成凸起(5)的所述裝置適合于形成具有寬度(A)比深度(B)更小的空腔。
14.一種用于制造具有至少一個信息層的光學(xué)信息載體的方法，包括步驟在所述至少一個信息層上形成具有50μm或更小寬度(A)的空腔(4)，和在所述空腔(4)之間形成凸起(5)，其中所述空腔(4)具有比深度(B)更小的寬度(A)，和用于在所述凸起(5)上沉積并當(dāng)光束(9)激勵時適用于顯示光信號的光學(xué)活性材料(7)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，特征在于形成具有10μm或更小寬度的空腔(4)。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，特征在于使用具有大約200rpm和更大的轉(zhuǎn)動頻率的旋涂，用于在所述凸起(5)上沉積光學(xué)活性材料(7)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，特征在于應(yīng)用一非浸潤層，對于所述凸起(5)進(jìn)行等離子處理、蝕刻或沖洗處理，或者在所述凸起(5)沉積覆蓋層，以便改善所述凸起(5)和所述光學(xué)活性材料(7)之間的聯(lián)結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于承載信息以便利用光束(9)來讀取的光學(xué)信息載體。本發(fā)明的目的是提供具有高對比度的信息載體。本發(fā)明的目的是通過一種信息載體來實(shí)現(xiàn)的，其中此信息載體包括至少一個信息層，此信息層具有50μm或更小寬度的空腔(4)，并且在所述空腔(4)之間形成凸起(5)，其中所述空腔(4)具有比深度(B)更小的寬度(A)，和用于在所述凸起(5)上沉積并當(dāng)光束(9)激勵時適用于顯示光信號的光學(xué)活性材料(7)。
文檔編號G11B7/24085GK1886788SQ200480034719
公開日2006年12月27日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
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