[发明专利]多层光盘及其制造的方法和设备

说明书

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。