專利名稱：具有中間反應(yīng)層的有限次播放光學設(shè)備以及制造該設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學讀取的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，更具體地說，本發(fā)明涉及制造光學讀取的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法、成分以及約定，存儲在所述介質(zhì)上的數(shù)據(jù)僅在有限的時間內(nèi)可以讀取。
背景技術(shù)：
CD和DVD之類的光盤被租賃或銷售給消費者。光盤的內(nèi)容可以是音樂、電影、視頻剪輯、軟件或數(shù)據(jù)。CD和DVD的售價可能很高昂；售價反映的是編碼在這些光盤上的信息的價值，比如電影或軟件，而非這些光盤的制造成本。通常，內(nèi)容供應(yīng)商-如電影制片廠或軟件公司，不愿意將能在市場上存在很長時間的信息復本低價銷售出去。而消費者往往只希望在較短的時間內(nèi)使用內(nèi)容信息。CD和DVD的租賃使得消費者能夠以低于購買介質(zhì)的成本獲得內(nèi)容信息，但是歸還物理介質(zhì)是很不方便的。因此需要一種有限次播放/期滿的光學介質(zhì)，用戶可以較低的成本購買，而內(nèi)容供應(yīng)商也不必擔心他們的產(chǎn)品內(nèi)容在市場上流通很長時間，而且這種介質(zhì)省去了歸還的麻煩，就像如今錄像帶電影租賃的情況那樣。同時，人們還希望能在對現(xiàn)有的光盤制造工藝做最小的改變的基礎(chǔ)上，以低成本制造這種光學介質(zhì)。最后，為了讓內(nèi)容供應(yīng)商樂意把他們的內(nèi)容通過有限次播放/期滿的光學介質(zhì)提供出來，限制介質(zhì)播放次數(shù)的機制應(yīng)該不容易被破解，否則的話對于內(nèi)容的使用就會超過希望的使用期限。
迄今為止，以上所提及的低成本、有限的內(nèi)容壽命、租賃歸還的避免、對破解的對抗以及對現(xiàn)有制造工藝的最小改進，對于這些方面的要求還沒有完全滿足。人們迫切需要的是能夠同時滿足上述需求的解決方案。本發(fā)明的一個實施例的目標正是要滿足這些需求。
人們已經(jīng)提出了若干種制造有限次播放(期滿)光盤的方案，這些方案都基于一種涂層，該涂層能從不干涉光盤信息可靠讀取的非干涉(“透明”)狀態(tài)，轉(zhuǎn)變到干涉光盤上數(shù)據(jù)讀取的干涉(“不透明”)狀態(tài)(例如，參見轉(zhuǎn)讓給Smith等人的美國專利5815484號和轉(zhuǎn)讓給Rollhaus等人的美國專利6011772號)。上述的干涉可能是因為涂層變暗、反光、高度小開口、蝕損、起泡、粉碎、腐蝕、彎曲、折射性質(zhì)改變或是上述情況的組合。
帶有這種涂層的光盤會在某種激勵條件下-比如暴露在空氣里的氧氣中或是讀取激光的光線下-從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该鞯臓顟B(tài)，因此這樣的光盤可以被用來制造有限次播放的光盤(如DVD)，這些光盤能在某種特定的方式下變得不可用(比如在氧氣中暴露一段時間)。這樣的光盤具有多種商業(yè)用途，比如消費者可以在他自己選定的時間觀看視頻，而且不需要歸還已經(jīng)過期的光盤。
通過阻礙數(shù)據(jù)讀取而令光盤不可播放的干涉層可以通過多種技術(shù)施加到關(guān)盤的表面。但是，這樣的方法有許多缺陷。例如，如果能找到一種方法來反轉(zhuǎn)該涂層向不透明狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，比如對光盤使用一種能反轉(zhuǎn)氧化反應(yīng)的還原化學物質(zhì)、或是通過化學手段(比如溶劑)或機械手段(比如拋光或碾磨)完全去除涂層，那么這種方法就會被破壞。同時，添加額外的涂層可能會使光盤的制造過程復雜化，例如它需要額外的資金設(shè)備以及制造過程中額外的步驟，因此會提高成本并/或降低光盤生產(chǎn)的產(chǎn)量。
在上述的干涉層之上可以再添加一層設(shè)計來阻止對光盤破解的保護層，這種方法至少已經(jīng)為一些當代發(fā)明家所采用。但是，這樣就又向制造過程引入了一個新的步驟，進一步提高了成本，并有可能進一步減少產(chǎn)量。此外，由于保護層仍然處在光盤的表面，因此仍然可以通過化學手段(如溶劑)或機械手段(如拋光或碾磨)將其去除，還可以通過能夠擴散滲透保護層并抵達反應(yīng)層的化學物質(zhì)來破解光盤。
如上所述，當制造商生產(chǎn)自行過期的光盤時，希望能采用一種成本低廉的制造工藝，并且要讓光盤不容易被破解。另外，光盤最好能夠快速地從可播放的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^期狀態(tài)。這樣的話，不論市場上的播放機和驅(qū)動器在播放光盤并使其物理可播放特性退化(比如對讀取激光的反射性)的能力上有多大的差異，都可以減小不同光學介質(zhì)播放機和驅(qū)動器之間播放時間的差別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一方面內(nèi)容提供了有限次播放的光學設(shè)備和制造該設(shè)備的方法，所述的光學設(shè)備具有中間反應(yīng)層。
本發(fā)明第二方面內(nèi)容提供了一種方法來利用原版(光盤)片生產(chǎn)一種多基質(zhì)層光學可讀存儲介質(zhì)中的一層基質(zhì)層，在該方法中使用一種帶有許多凹槽和突起的布局結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生該布局結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)形式，其中所述的布局結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)形式被用作原版(光盤)片的布局結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第三方面內(nèi)容提供了一種方法來產(chǎn)生一種多基質(zhì)層、光學可讀的存儲介質(zhì)，其中所述的介質(zhì)中所攜帶的信息以上層基質(zhì)層上許多凹槽和突起來表示，并且所述的信息由穿過下層基質(zhì)層的光線讀取，所述的上層基質(zhì)層和下層基質(zhì)層由一個粘合層粘結(jié)在一起。
本發(fā)明的第四方面內(nèi)容提供了一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，該設(shè)備具有第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，第一基質(zhì)層上分布了許多凹槽和突起，并且被一個反射層覆蓋；第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層之間有一個含有反應(yīng)劑的粘合層，該粘合層能在預定的激勵條件下阻礙光線的傳播。
本發(fā)明的第五方面內(nèi)容提供了一種粘合劑用以粘結(jié)第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中所述的粘合劑包括一種承載材料和一種反應(yīng)材料，后者能使帶有數(shù)據(jù)編碼的基質(zhì)層不可讀。
本發(fā)明的第六方面內(nèi)容提供了一種化學反應(yīng)步驟，它能引起存儲在光學可讀數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)首先變得不可讀，接著再被銷毀。
本發(fā)明的第七方面內(nèi)容提供了一種光學可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)有第一和第二基質(zhì)層，所述的第一基質(zhì)層和所述的第二基質(zhì)層中至少有一層具有信息編碼特征，在第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層之間有一個粘合層，所述的粘合層包括一種承載材料和一種反應(yīng)材料，其中所述的反應(yīng)材料能在預定的激勵下從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌腹獾臓顟B(tài)。
本發(fā)明的第八方面內(nèi)容提供了一種制造粘合劑的方法，該粘合劑用于粘結(jié)第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中將一種成塊的染料與承載材料混合起來，所述的成塊染料隨后被分解，從而形成不成塊染料的還原形式。


圖1示出了復制DVD-5基質(zhì)層時所使用的物理壓模的制造過程中幾個選取階段的橫截面示意圖。
圖2示出了單層DVD-5光盤的橫截面示意圖。
圖3示出了展示標準DVD-5制造和讀取過程的橫截面示意圖。
圖4示出了分別代表單面單層、單面雙層、單層雙面和雙層雙面DVD結(jié)構(gòu)的圖例。
圖5示出了對應(yīng)于單層和雙層DVD折射系數(shù)的圖表，它是基質(zhì)層厚度的函數(shù)。
圖6示出了對應(yīng)于單層和雙層DVD的讀出可能性的示意圖。
圖7示出了經(jīng)改進的DVD-5結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖，在讀取激光的光徑上有粘合層。
圖8示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了經(jīng)改進的DVD-5結(jié)構(gòu)的制造和讀取過程，該結(jié)構(gòu)在讀取激光的光徑上有粘合層，圖中的母壓模是用來模制L1基質(zhì)層的。
圖9示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了標準DVD-5結(jié)構(gòu)的壓模參考平面，其中凹槽和突起都被模制在L0基質(zhì)層中。
圖10示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了經(jīng)改進的DVD-5結(jié)構(gòu)的壓模參考平面，其中凹槽和突起都被模制在L1基質(zhì)層中。
圖11示出了一張DVD-5父壓模的原子力顯微鏡圖片。
圖12示出了一張DVD-5母壓模的原子力顯微鏡圖片。
圖13示出了經(jīng)改進DVD-5的L1層的原子力顯微鏡圖片，該層是由母壓模模制成型的。
圖14示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了經(jīng)改進的DVD-5的制造和讀取過程，其中L1層是由父壓模模制成型，在制造原版片的過程中螺旋軌跡的方向被反轉(zhuǎn)了。
圖15示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了經(jīng)改進DVD-5結(jié)構(gòu)的壓模參考平面，其中凹槽都位于突起的表面之上，并且突起是L1基質(zhì)層的參考平面。
圖16示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了經(jīng)改進DVD-5結(jié)構(gòu)的壓模參考平面，其中凹槽都位于L1基質(zhì)層的參考平面之上，并且突起都處在L1基質(zhì)層的參考平面上。
圖17示出了三異丙基甲硅氧基羰基無色亞甲基藍的可能合成途徑。
圖18示出了有1，4-二氮雜二環(huán)[2，2，2]辛烷存在的條件下，涂有三異丙基甲硅氧基羰基無色亞甲基藍外膜的光學可讀存儲介質(zhì)的青藍反射率密度對于時間的函數(shù)。
圖19示出了methelene藍的光譜吸收譜線。
圖20示出了一張橫截面示意圖，該圖展示了經(jīng)過改進的DVD-9的結(jié)構(gòu)，其中L0層被部分金屬化。
圖21A和21B示出的圖表展示了Koch對經(jīng)過改進的DVD-5結(jié)構(gòu)的測試結(jié)果，在該結(jié)構(gòu)中利用父壓模將凹槽模制成L1基質(zhì)層中的凹坑，在制造原版片的過程中，螺旋軌跡的方向被反轉(zhuǎn)。
具體實施例方式
某些光盤，如DVD，由兩個塑料半片(“基質(zhì)層”)組成，這兩個半片經(jīng)過了金屬化并且由一個中間粘合層粘結(jié)在一起。我們希望用位于兩層基質(zhì)層之間的中間層來干涉讀取激光，以阻礙光盤的讀取。這樣做能使光盤更加難以破解，因為光盤的兩個半片能保護干涉層。使用中間層作為干涉層還允許觸發(fā)光盤報廢的過程。例如，通常被用來制造DVD基質(zhì)層的聚碳酸酯，允許氧氣通過并抵達中間反應(yīng)層，并觸發(fā)造成光盤報廢的反應(yīng)。
此外，我們還希望使用粘合層本身作為干涉層，例如通過加入反應(yīng)物質(zhì)來改變粘合層的化學成分。這樣能簡化有限次播放光盤的制造過程，因為不需要引入附加的夾層，而且試圖通過去除該層來破解有限次播放機制的嘗試將破壞光盤本身，因為粘合層對于光盤的完整性是很重要的。但是，在某些類型的光盤中，如DVD-5，粘合層并不在光徑上。圖2示出了DVD-5結(jié)構(gòu)典型分層的橫截面示意圖。因此，盡管粘合層能在DVD-5的報廢過程中起到一定的作用，其中所述報廢過程不依賴于對讀取激光的直接干涉(比如，通過腐蝕與粘合層接觸的反射金屬層)，但是不可能通過將粘合層轉(zhuǎn)變到一種能夠阻礙讀取激光讀取光盤上數(shù)據(jù)的狀態(tài)來令這類光盤報廢。由于人們通常希望通過干涉讀取激光的手段來令光盤不可讀，因此最好能擁有類似于DVD-5的光盤，其具有處在光徑上的中間粘合層。
在報廢過程依賴于對讀取激光的干涉的有限次使用光盤中，盡管讀取激光不能讀取經(jīng)過編碼的信息，但是數(shù)據(jù)編碼結(jié)構(gòu)(比如在聚碳酸酯基質(zhì)層上的金屬化突起)通常還是會被保留在報廢的光盤上。只要這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)仍然存在，那么就一直都有可能使得讀取激光能夠讀取信息，從而破解光盤。因此最好能有額外的機制來防止數(shù)據(jù)的恢復，比如通過破壞光盤上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性來永久地刪除數(shù)據(jù)。
結(jié)合以下的說明和附圖，將能更好的認識和理解本發(fā)明實施例的這些和其他目標。但是應(yīng)該理解，盡管以下的說明指出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式以及許多特定的細節(jié)，但是這些說明僅作為示例而沒有任何限制作用。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進行許多修改和改進，而不會偏離本發(fā)明的原理思想，并且本發(fā)明包括所有的這些改進在內(nèi)。
通過參考附加在本專利申請說明書之后并構(gòu)成本專利申請說明書一部分的附圖中所展示的非限制性范例實施方式，構(gòu)成本發(fā)明優(yōu)勢和特征的清晰概念，以及本發(fā)明提供的原型系統(tǒng)的組成和工作過程，都將變得非常明顯。應(yīng)該注意的是，附圖中所展示的特征未必是按比例繪制的。
現(xiàn)在我們說明本發(fā)明的不同方面內(nèi)容，以及若干對應(yīng)的實施方式和實例。
DVD是發(fā)布電影的最常用光盤。DVD用兩層粘合在一起的塑料基質(zhì)層做成，通常將底層基質(zhì)層稱為L0，而頂層基質(zhì)層稱為L1，其中“頂層”和“底層”指的是處在播放位置時從底部讀取的DVD，這與常規(guī)一致。這些基質(zhì)層由諸如聚碳酸酯、丙烯酸或聚烯烴這樣的材料模制而成，這些材料以熔化的形式注入一個模具中，并被壓到一個壓模上。DVD基質(zhì)層復制中所使用的物理壓模的制造過程稱為原版片制作。如圖1中所示，制造過程采用以下步驟1.浮法玻璃空盤5被拋光并覆蓋上底層涂料10，以增強與光敏抗蝕層15的粘結(jié)強度。
2.光敏抗蝕涂層15被添加、烘干并暴露在激光下，以供刻錄。經(jīng)過格式化的數(shù)據(jù)信號被用來調(diào)節(jié)激光束刻錄(LBR)機的刻蝕激光，該刻蝕激光在玻璃盤片上制造出凹槽20。
3.暴露出來的玻璃逐漸成型，在其表面留下了凹槽20和突起25。
4.接著，這種“玻璃原版片”就會被濺鍍上一層薄(110nm)金屬層，以使表面具有導電性，便于電鍍。
5.玻璃原版片接著就被置入電鍍?nèi)芤褐?，在電鍍液中能形成預定厚度的鎳層。(典型值為0.300mm)。
6.然后將該“金屬父”(或稱為“父壓模30”)與玻璃原版片35分開并清洗。在該步驟中，金屬父30可以用于塑型過程，但是一旦該部分在復制過程中被毀壞或受損，整個過程都必需重來。
7.因此，大多數(shù)制造商會制造“金屬母”(或稱為“母壓模40”)，該壓模與父30相反。通常情況下，可以從一個父30產(chǎn)生四個母壓模40而不會造成質(zhì)量下降，并且從每個母40又可以最多產(chǎn)生8個壓模(“子45”)。
8.壓模被送給復制設(shè)施，而母壓模40則被儲存起來用作重排或替換零件。
DVD-5是圖2中所示的一種單層光盤，在該例中，L0基質(zhì)層100被一層通過濺鍍工藝實現(xiàn)的很薄的鋁質(zhì)反射層105覆蓋。這樣就形成了60至100埃米厚度的金屬涂層(L0層)。L0基質(zhì)層100通過粘合層110粘結(jié)到一個空白的L1基質(zhì)層115上，如圖3所示。對于一張雙層的DVD-9光盤來說，L0層是由非常薄的半反射金屬層形成的，通常用金制成。在L1基質(zhì)層(L1層)上形成一層全反射鋁層。之后再用合適的粘合材料將上述的兩個基質(zhì)層粘結(jié)在一起以形成DVD-9光盤，所述的粘合材料構(gòu)成了一透明的粘合層。
從圖4所示的DVD家族中可見，一張DVD光盤的每一基質(zhì)層可以包含一個或兩個信息層，從而帶來不同的光盤容量，比如DVD-5 200(單面單層，4.7Gb容量)、DVD-9 205(單面雙層，8.5Gb容量)、DVD-10 210(雙面單層，9.4Gb容量)。DVD-14(雙面，單面單層，單面雙層，13.2Gb容量)以及DVD-18 215(雙面雙層17Gb容量)。
一張雙層光盤如DVD-9 205必須符合“只讀光盤DVD規(guī)范，第I部分物理規(guī)范1.0版本”，該規(guī)范有下列要求1.整個光盤的厚度-包括粘合層110、襯層和標簽，應(yīng)該在1.20mm+0.30mm/-0.06mm。
2.透明基質(zhì)層的折射率(RI)應(yīng)在1.55+/-0.10。襯層的折射率應(yīng)為(基質(zhì)層RI+/-0.10)。
3.透明基質(zhì)層的厚度被規(guī)定為其折射率的函數(shù)。對于典型的RI＝1.56的聚碳酸酯，光盤基質(zhì)層的厚度值應(yīng)在0.57mm～0.63mm之間(見圖5A和5B)。
對DVD-5 200和DVD-10 210的襯層(粘合層110)沒有具體規(guī)定，只要整個光盤的厚度符合DVD規(guī)范、并且半片盤(塑型后的基質(zhì)層)符合上述與RI相關(guān)的規(guī)定即可。
DVD中的信息被編碼在凹槽20和突起25(非凹槽的數(shù)據(jù)區(qū)域)中，上述的凹槽和突起被模制在基質(zhì)層中，隨后被金屬化以形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)層。凹槽和突起被組織在螺旋軌跡中，在DVD-5 200的例子中，從光盤的內(nèi)側(cè)開始按順時針方向讀取該螺旋軌跡，并向光盤的外側(cè)進行。未被數(shù)據(jù)占用的光盤參考區(qū)域供讀取激光尋軌使用。讀取激光的波長在真空中為630-650納米，該激光被聚焦在DVD-5 200或DVD-9 205的L0層100上，或是透過半反射L0層100聚焦到DVD-9的L1層115上，該束激光會被反射回光檢測器。在從凹槽20過渡到突起25或出現(xiàn)相反情況時，會形成干涉圖樣，該干涉圖會被光檢測器檢測到，并引起其電輸出信號的改變。光檢測器的電輸出信號變化使得播放機能夠讀出DVD上記錄的信息。
雙層光盤，如DVD-9 205，通常利用兩種方法之一來讀出光盤信息。
雙層平行尋軌路徑(PTP)光盤299的每一層上都有一個引入?yún)^(qū)300和一個引出區(qū)305，如圖6所示。在每一層上，引入?yún)^(qū)300位于光盤的內(nèi)徑上，而引出區(qū)305則位于光盤的外徑上。這種布局結(jié)構(gòu)與單層320光盤的布局相當。像DVD-5 200光盤的讀取一樣，雙層光盤每一層的讀取都是從光盤的內(nèi)徑進行到外徑的。通過合理地制作光盤上的內(nèi)容，PTP方法能夠允許從一層到另一層的快速讀取，例如在一條軌跡中提供背景信息和評論，而在另一條軌跡中存儲電影。
雙層相反尋軌路徑(OTP)325光盤，也在圖6中示出，這種光盤結(jié)構(gòu)提供了從L0 100到L1 115層無縫連續(xù)播放的可能性。第一信息層(L0)100以光盤內(nèi)徑上的一個引入?yún)^(qū)開始，終止于外徑上一個稱為中間區(qū)域330的位置上。第二信息層從外徑上的中間區(qū)域330開始，終止于光盤內(nèi)徑上的引出區(qū)320。讀取儲存在光盤上的數(shù)據(jù)335將從第一信息層的內(nèi)徑開始，并繼續(xù)進行直到抵達該層的中間區(qū)域330為止。然后切換到第二信息層上的中間區(qū)域，以便繼續(xù)從第二層(L1)115的外徑到其內(nèi)徑上的引出區(qū)320讀取數(shù)據(jù)。
單層光盤本發(fā)明的實施例之一是一種類似于DVD-5的光盤，但是與標準DVD-5不同，通常用作粘合層401的中間層400位于讀取激光的光徑405上(例如，見圖7)。在本發(fā)明的一個實施例中(以下標注為“特殊DVD-5設(shè)計#1)，通過反轉(zhuǎn)標準DVD-5的反射層410來制造這種光盤，并透過不帶有信息的基質(zhì)層415和粘合層401來讀取信息。在本發(fā)明的另一個實施例中(以下標注為“特殊DVD-5設(shè)計#2)，在原版片的制造過程中反轉(zhuǎn)了螺旋軌跡的方向，載有信息的基質(zhì)層“上下”翻轉(zhuǎn)，而信息則是透過不帶有信息的基質(zhì)層415和粘合層401讀取的。在這類光盤中，粘合層401是讀取激光的光徑405的一個主要組成部分。即使這里所說的“特殊DVD-5”光盤的結(jié)構(gòu)與標準DVD-5光盤不同，播放機也能像播放標準DVD-5那樣播放這種光盤。
本發(fā)明的這種實施例具有顯著的優(yōu)勢，因為它允許制造低成本的且能防止破解的“有限次播放”光盤。具體地說，因為與標準DVD-5光盤相比，它不包含任何額外的層，因此只需對制造標準DVD-5的設(shè)備進行最小的改動即可制造這種光盤。另外，因為粘合層401處在光徑405上，通過某種激勵條件改變粘合層以干涉數(shù)據(jù)的讀取，這樣產(chǎn)生的光盤很難破解，因為干涉層400分別被光盤的兩個基質(zhì)層415和420保護著。例如，要將干涉層400從光盤上碾磨掉是不切實際的，因為那樣作很可能完全破壞整張光盤。同樣，試圖通過其他途徑破壞粘合/干涉層也可能完全破壞光盤的完整性。
下面我們詳細說明本發(fā)明三種實施例的制造過程，我們將這三種實施例標注為“特殊DVD-5”設(shè)計1、2和3。
特殊DVD-5設(shè)計#1
在本發(fā)明的一個實施里中，上述的制造過程被改為利用母壓模復制L1光盤基質(zhì)層420。圖3示出了如何利用壓?；蚋笁耗砟Ｖ破胀ǖ膯螌覦VD-5基質(zhì)層。圖8示出了利用母壓模40制造本發(fā)明該實施例的過程以及帶有處在光徑405上的粘合層401的光盤的形成。
在正常模制的標準DVD-5中，利用成型在L0基質(zhì)層100上并經(jīng)過反射金屬涂層金屬化的“凹槽”20和“突起”25將信息編碼在L0 100一面上，如圖2、圖3和圖9所示。在本發(fā)明的一個實施例中，母壓模40被用來模制L1面420，如圖8所示。隨后再將該面金屬化并與空白的L0基質(zhì)層415粘結(jié)在一起，從而使得粘合層401留在光徑405上，如圖10所示。如果使用特定的層面厚度0.055mm+/-0.015，那么L0基質(zhì)層100的厚度在壓模時可定為0.55mm～0.57mm，以便產(chǎn)生與標準DVD規(guī)范相符的相當于光盤厚度(包括粘合層)的焦距，從而使得播放機在讀取L0層100時處在正常的聚焦范圍內(nèi)。從而，播放機會將光盤視為標準的單層DVD-5?，F(xiàn)場實驗表明，在生產(chǎn)過程中，襯層厚度可以始終被維持在0.045～0.065mm。生產(chǎn)過程中這種受控的變化以及成型光盤的縮減厚度共同將焦距和光學特性保持在DVD認證機構(gòu)和硬件制造商設(shè)置的規(guī)范之內(nèi)。
對于復制設(shè)施來說，生產(chǎn)中實際的壓制和粘合工序中大多數(shù)的運作都可以保持不變。需要改變的主要部分在于LBR(激光束刻錄)和原版片制作的部分。通常，原版片上的凹槽容量要刻的比較大，以補償塑料收縮和復制虧損。光盤上凹槽對突起面積的比例用一個稱為“不對稱度”的項目來衡量。因為不對稱度是凹槽對突起面積的比例，并且因為對于每個凹槽面積-通常被定義為I3至I14凹槽，都有一個相等且相對的突起面積I3至I14突起，因此對于制造商來說，為塑料基質(zhì)層定一個正的非對稱度指標(較大的凹槽面積)來解決復制中的虧損問題較為容易。例如，將原版片刻制成具有正10～12％的非對稱度，則塑型得到的最后結(jié)果可能是5～7％。對光盤基質(zhì)層的規(guī)定是-0.05＜＝非對稱度＜＝+0.15。在DVD光盤的例子中，正的非對稱度表示凹槽容量比突起面積大。
對本發(fā)明的這個實施例來說，可能希望改變LBR上的非對稱度設(shè)置點，以便在父壓模上形成較高的非對稱度值，從而提高用來塑型的母壓模的非對稱度。通過改變照射功率、聚焦強度和偏移量、顯影時間/終點檢測、或是基準線(控制激光二極管在照射之間切斷照射激光束的快慢)，就可以改變原版片上的非對稱度。還有許多其他的方法也可以用來控制非對稱度，但是基本處理或設(shè)置點控制是最容易實現(xiàn)的。這種用母壓模進行塑型的處理過程還能消除制造額外壓模的需要，從而避免了由于家族式處理過程而造成的虧損。
在本發(fā)明的該實施例中，使用母壓模40在L1層420中模制出凹槽20，因此相對于L1層420的參考平面450抬升了凹槽20的表面，如圖10所示。該參考平面450通常供光盤播放機尋軌使用(尋軌區(qū)域)。相反，在普通的DVD-5中，凹槽20被模制成L0層100中的空腔，如圖9所示。根據(jù)描述光盤的一般傳統(tǒng)，在播放光盤時是從光盤的底部進行讀取的，如未經(jīng)特別說明，以下我們都將遵循這一傳統(tǒng)，在普通的DVD-5中，凹槽20低于參考平面450，而突起25則處在參考平面450上(見圖9)。在上述的本發(fā)明實施例中，空白的L0基質(zhì)層415和粘合層401都位于L1基質(zhì)層420之下并處在讀取激光的光徑405上，而且L1基質(zhì)層420中的凹槽20的表面在參考平面450之下，突起25則在參考平面450上(見圖10)。注意，這種結(jié)構(gòu)需要以一種非常規(guī)的方式來形成凹槽20(它們從光盤的參考平面450向外突出)，可以用母壓模40模制L1基質(zhì)層420來實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)。圖11示出了DVD-5的父壓模30的原子力顯微鏡(AFM)圖片，圖12示出了對應(yīng)的母壓模40的AFM圖片，圖13則示出了特殊DVD-5設(shè)計#1的AFM圖片，該設(shè)計是用母壓模40模制成型的。
本發(fā)明的該實施例所需要的這種模制過程可能提出某些挑戰(zhàn)。在典型的注入式模制工藝中，聚合物材料流過壓模上的凹槽20，這些凹槽是從參考平面450伸出的。這比用母壓模進行模制要簡單，在用母壓模進行模制的過程中，聚合物材料必須流入空腔，從而在分離部分上形成凹槽20。當材料流過母壓模40的表面時，分子鏈由于和相對較冷的壓模參考面接觸而冷凝下來。在壓模被完全填充之后，就必須施加壓力來弄彎較冷的聚合物材料，并強制它們流入凹槽20空腔。盡管該方法能夠復制出滿足標準DVD-5結(jié)構(gòu)規(guī)范的光盤，但是模制過程更困難。但是，精通本技術(shù)的人能通過調(diào)整壓模機的工藝參數(shù)解決這類挑戰(zhàn)，比如，通過提高壓模表面溫度和循環(huán)時間。另外，也可以使用具有較高熔流速率的合適材料，比如PMMA或高熔流速率聚碳酸酯。例如，通用電器的SPOQ研究級聚碳酸酯的熔流速率是標準級聚碳酸酯熔流速率的兩倍。
只要所使用的粘合劑的折射率(RI)大致等于L0基質(zhì)層415的RI、粘合層401的厚度是均勻的、而且L0基質(zhì)層415的厚度經(jīng)過調(diào)節(jié)以補償處在讀取激光光徑405上的粘合層401的存在，那么播放機就不能區(qū)分特殊DVD-5設(shè)計#1和標準DVD-5。經(jīng)驗表明，即使不進行這些調(diào)整，也能制造出可播放的光盤，因為只要相對于規(guī)范的偏差不太過分，大多數(shù)播放機都能播放不完全符合DVD規(guī)范的光盤。
實例1特殊DVD-5設(shè)計#1以略為提高的非對稱度(正非對稱度＝較大的凹槽20比突起25)制成原版片父壓模30?？梢远喾N方式提高或降低非對稱度。最簡單的也是本設(shè)計所采用的方法是增加顯影時間(終點檢測設(shè)定值)以對凹槽20過顯影。通過延長顯影過程，被照射的凹槽周圍的凹槽容量就會增加，從而提升了正的非對稱度。
如同一般的家庭式處理過程一樣，從父壓模30產(chǎn)生一個母壓模40。光盤基質(zhì)層都是由母壓模40制成的，在模制過程中利用了正非對稱度造成的較大凹坑。用母壓模40進行模制而造成的較大凹槽20幫助補償了凹槽20的額外收縮，它現(xiàn)在是基質(zhì)層主體的末端，而不像標準模制過程中那樣是一個空腔。通常，熔化的塑料就像河流流過山丘一樣流過普通(父壓模30或子壓模45)壓模中的凹槽20。隨著液體平面的抬高，山丘或凹槽20就會被覆蓋。當熔化的塑料流過較冷的壓模表面時，會在表面形成一個表面層，該層起到了隔熱層的作用。這樣就使得塑料能夠保持形成凹槽容量所必須的流動速率，而無需過度的壓力或冷卻。在特殊DVD-5設(shè)計#1的例子中，塑料必須流入母壓模40的凹坑，而不是分別流過父/子壓模30和45的突起。這一點是很困難的，因為當塑料流過母壓模40的表面時，它又會在表面形成一個表面層。當壓模容量隨著持續(xù)的注入和封裝/保持時間而增長時，熔化的塑料必須被強制壓入凹坑。因為這種表面層通常在塑料的過渡溫度之下才會固化，因此(塑料)材料不能自行流入凹坑。因為特殊DVD-5設(shè)計#1的L1基質(zhì)層420中的凹槽形成塑料不在讀取激光的光徑上，因此因為扭曲(彎曲)而對壓力有一定的限制，其中這種扭曲是對塑料施加過多的封裝壓力而造成的，但還是可以用更大的壓力將該材料填入，而不必擔心雙折射和殘余應(yīng)力。在本例中，母壓模40中較大的凹坑和提高的壓模溫度相結(jié)合，幫助復制想要的凹槽20。通常，在用于壓模加熱和冷卻的直接注水系統(tǒng)中，最高溫度120攝氏度的安全保險裝置限制了水溫。利用50/50的水和乙二醇溶液，能有效地運行在130攝氏度的最高溫度上。提高的溫度接近于玻璃的狀態(tài)過渡溫度，它能幫助將表面層保持在熔化狀態(tài)，這樣能促進特殊DVD-5設(shè)計#1的L1基質(zhì)層420的復制。同時，必須快速地用熔化的塑料填充母壓模40，以避免表面上結(jié)層。
按照上述的過程，用母壓模40模制出L1基質(zhì)層420。圖13示出了用母壓模40模制出的L1層420的原子力顯微鏡(AFM)圖片。圖11和12示出了制造過程中所使用的父壓模30和母壓模40的AFM圖片。對于這些要形成的光盤，必須將它們的溫度從360攝氏度提高到390攝氏度，同時保持壓模溫度121攝氏度不變，而標準壓模溫度在100攝氏度左右。壓制力被設(shè)置為最大30噸，而填充時間則從0.13秒降至0.09秒?？梢詫@些參數(shù)進行調(diào)整，直到形成合適的凹槽20。
利用DVD-9的生產(chǎn)中所使用的光度UV可凝固DVD粘合劑，將模制成型的L1基質(zhì)層420與空白的L0基質(zhì)層415粘結(jié)起來，以生產(chǎn)出特殊DVD-5的設(shè)計#1。L0基質(zhì)層415被模制的厚度在0.55～0.57mm之間(也就是說，比標準DVD半片薄了30～50微米)，以補償處在光徑上的粘合層的厚度，從而保持信息攜帶層的焦距與標準DVD-5一致。
特殊DVD-5設(shè)計#2光學介質(zhì)驅(qū)動器的電子裝置，包括DVD播放機，一般被設(shè)計成通過識別干涉圖樣來讀取光盤上基質(zhì)層中所包含的信息，而干涉圖樣是從基質(zhì)層中的“突起”25向“凹槽”20過渡時產(chǎn)生的。凹槽20的高度往往被模制成約等于或小于讀取激光波長的四分之一。例如，在DVD中，讀取激光的典型波長在635-650納米之間(真空中)，或者在RI＝1.55的材料(制造DVD基質(zhì)層的典型材料)中波長為410-420納米，因此標準DVD-5中凹槽20的高度大約應(yīng)該為100-105納米。從而，從突起25移動到凹槽20或是相反的動作能使讀取激光的光徑改變大約半個波長，或者說是相位變化大約180度。兩束相位相差180度的波束會彼此干涉并抵消，而光學驅(qū)動器的電子裝置則被設(shè)計來探測得到的干涉圖樣。根據(jù)從底部讀取光盤的標準慣例，在標準DVD-5中，凹槽20的表面位于突起25的表面之下，從突起25轉(zhuǎn)移到凹槽20是“下行”轉(zhuǎn)移，而從凹槽20到突起25則是“上行”轉(zhuǎn)移。如果凹槽20的高度是讀取激光波長的四分之一，那么標準DVD-5中從突起25向凹槽20的轉(zhuǎn)移是一種對應(yīng)于180度相位變化的“下行”轉(zhuǎn)移，而從凹槽向突起25的轉(zhuǎn)移則是對應(yīng)于-180度相位變化的“上行”轉(zhuǎn)移。如果“上行”與“下行”轉(zhuǎn)移相差360度，就如上述的例子中那樣，那么它們的效果是完全相同的。一種實現(xiàn)方式就是在相反的方向上模制DVD-5的凹槽20，也就是說，讓凹槽表面位于突起25的表面之上約四分之一波長處，而光盤播放機的電子裝置不會受所檢測到的轉(zhuǎn)移是“上行”還是“下行”方向的影響，也就是說，凹槽20區(qū)域是低于還是高于突起25區(qū)域不會影響檢測結(jié)果。
在標準DVD-5中，激光傳感器透過L0基質(zhì)層100聚焦到沿螺旋軌跡排列的凹槽20上。光盤的旋轉(zhuǎn)是逆時針方向的(從讀取激光的一面看來)，而螺旋軌跡則是順時針方向的?？紤]到反轉(zhuǎn)凹槽20的方向不會影響播放機所看到的電信號，在本發(fā)明的另一個實施例中，使用普通的(父/子)DVD-5壓模30/45將凹槽20模制成陷入L1基質(zhì)層420的凹陷500，如圖14所示。螺旋軌跡的方向在制作原版片期間被反轉(zhuǎn)，這是因為將從粘合層401一側(cè)讀取光盤，而不是像標準DVD-5那樣透過基質(zhì)層進行讀取。盡管凹槽20形成在L1層420中，但最后得到的光盤中信息編碼的形式與DVD-5相同凹槽20的表面位于突起25表面的上方，而突起25則在L1層420的參考平面上，如圖15所示。凹槽20的寬度、長度、高度以及形狀提供了解碼DVD上數(shù)據(jù)所需的相應(yīng)HF信號。信號是利用八至十四調(diào)制(EFM)信號編碼的。凹槽20的邊沿以及側(cè)邊的傾斜度幫助識別0和1的邏輯變換。這導致凹槽20的長度單位在3單位長至14單位長之間，該范圍為從光盤上讀出的EFM信號設(shè)定了頻率限制。這種度量制通常被稱為3T-14T信號，其中T表示一段時間。只要是以標準形式復制凹槽20，即使從反面讀取光盤，播放機也能識別出凹槽20起始和終止的位置，從而正確地識別數(shù)據(jù)單元。在許多情況下，這是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，因為它不需要用母壓模40進行模制，這與上述的特殊DVD-5設(shè)計#1不同。
標準DVD-5中凹槽20的實際高度通常略小于讀取激光的四分之一波長。這是為了避免在凹槽至突起的轉(zhuǎn)移期間反射激光被完全抵消，從而幫助播放機的電子裝置發(fā)揮作用。例如，有時推薦使用0.88*(激光波長)/4的值，也就是說在RI＝1.55的材料中大約為90nm。因此在本發(fā)明的該實施例中，希望將凹槽20的表面模制得略高于讀取激光的四分之一波長，從而使得在特殊DVD-5設(shè)計#2中從突起25向凹槽20轉(zhuǎn)移期間，讀取激光光徑的變化比標準DVD-5中對應(yīng)的變化長整整一個波長。例如，如果讀取激光的波長為650納米(也就是說，在RI＝1.55的聚碳酸酯材料中為420納米)，并且標準DVD-5中的凹槽為90納米，那么本實施例(特殊DVD-5設(shè)計#2)中凹槽20可以被模制在120納米處，也就是距離設(shè)計#1中凹槽20的表面位置半個波長(210納米)遠。
實例2特殊DVD-5設(shè)計#2利用經(jīng)過改進的原版片制造過程生產(chǎn)一種特殊的壓模，為特殊DVD-5設(shè)計#2模制L1基質(zhì)層420，在上述經(jīng)過改進的原版片制造過程中，在蝕刻工序期間，激光束刻錄機轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向被反轉(zhuǎn)，使得螺旋軌跡路徑的方向與正常DVD-5中的相反。上述的壓模是通過強制所述轉(zhuǎn)盤以與蝕刻正常DVD-5時相反的方向旋轉(zhuǎn)、同時將內(nèi)容信息以DVD-5鏡像的形式送入激光束刻錄機而制造出來的。通常被預設(shè)用于DVD格式的掃描速度被手動設(shè)置為DVD-5原版片制作時所用的典型值3.49m/s。然后就可以在為DVD-5制造而設(shè)置的標準壓模機上模制L1基質(zhì)層420。
利用光度UV可凝固DVD粘合劑，將一些模制成型的L1基質(zhì)層420與空白的L0基質(zhì)層415粘結(jié)起來，以生產(chǎn)出特殊DVD-5的設(shè)計#2。與實例1中所述一樣，L0基質(zhì)層415被模制的厚度在0.55～0.57mm之間(也就是說，比標準DVD半片薄了30～50微米)，以補償處在光徑上的粘合層401的厚度，從而保持信息攜帶層的焦距與標準DVD-5一致。為了粘合光盤，機器被設(shè)置為DVD-9生產(chǎn)模式并將用于L0層的半反射金屬器卸下。然后要調(diào)整凝固時間以補償缺少半反射層而引起的凝固照射時間的縮短。凝固過程主要是為DVD-5光盤設(shè)置的，并且光盤會被翻轉(zhuǎn)來以便凝固通過L0層。該功能一般是為DVD-9生產(chǎn)而保留的。
然后用Koch DVD測試系統(tǒng)對光盤進行測試，并將光盤在四種不同的DVD播放機中播放。如圖21和22所示，這些光盤的表現(xiàn)與普通DVD-5光盤沒有區(qū)別。這些光盤在另外三部DVD播放機和兩部DVD-ROM驅(qū)動器中播放時也沒有出錯。
某些模制的基質(zhì)層會被用來制造帶有反應(yīng)粘合層的光盤(將實例9)。
特殊DVD-5設(shè)計#3
光學介質(zhì)驅(qū)動器的電子裝置，包括DVD播放機，可以被設(shè)計成通過識別基質(zhì)層上的凹槽20和突起25來讀取光盤該層上的信息，所述的識別是根據(jù)這些凹槽20和突起25的絕對與/或相對高度進行的，這樣就能區(qū)分信息編碼層中“上行”和“下行”的轉(zhuǎn)移，而不會受到凹槽20和突起25相對于該層參考平面450的相對高度的影響。因此在本發(fā)明的另一個實施例中，在制作原版片的過程中，螺旋軌跡的方向被反轉(zhuǎn)，凹槽20和突起25的方向也被反轉(zhuǎn)，從而在最終得到的壓模30上，凹槽20變成了突起25，而突起25則變成了凹槽555。然后利用一個普通的(父)壓模30模制L1基質(zhì)層420，并將其粘合到空白的L0基質(zhì)層415上。最終得到的光盤其信息編碼與DVD-5相同，凹槽和突起的相對高度，以及信息編碼層中“上行”和“下行”的轉(zhuǎn)移，都與DVD-5一樣。特別是凹槽的表面都在突起的表面之下。但是，在標準DVD-5中，突起的表面位于L0基質(zhì)層的參考平面上，而在本實施例中突起560(對應(yīng)于標準DVD-5上的凹槽)的表面位于L1基質(zhì)層的參考平面上，凹槽565(對應(yīng)于標準DVD-5上的突起)則位于參考平面之上，如圖16中所示。
反應(yīng)粘合層本發(fā)明的另一個實施例中將一種反應(yīng)材料添加到中間層中。在一個實施例中，所述的中間層是光盤的粘合層。
在本發(fā)明的一個實施例中，觸發(fā)反應(yīng)的激勵條件是暴露在大氣中的氧氣里。當暴露在氧氣中時，反應(yīng)材料-比如通常情況下無色的無色亞甲基藍，就會被氧化而形成一種不透明或半透明的夾層(比如說，深藍色染料，亞甲基藍)。帶有不透明/半透明夾層的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)就不能在媒體播放機中播放了。通過調(diào)整反應(yīng)材料變得不透明的時間，就可以利用該方法提供具有期望壽命長度的有限次播放數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，用于指定的應(yīng)用場合。
反應(yīng)層由一個承載層和一種反應(yīng)材料構(gòu)成，該反應(yīng)層最初應(yīng)該具有足夠的透光性以便讓數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，之后該反應(yīng)層應(yīng)該能形成阻礙設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的夾層(比如，該層能吸收足量的光，被吸收的光是給定設(shè)備中讀取激光波長上的入射和/或反射光)。一般說來，最初能讓來自反射層的反射率百分比達50％以上的夾層就可以使用，但最好使用最初反射率百分比為65％以上的夾層，更好的情況是使用最初反射率百分比達75％以上的夾層。一旦介質(zhì)被暴露在氧氣(比如空氣)中一段預定的時間，該夾層的反射率百分比應(yīng)降至45％以下，最好降至30％以下，更好的是降至20％以下，特別好的情況是降至15％以下。
合適的反應(yīng)材料包括對氧敏感的無色或弱化形式的亞甲基藍、亮甲酚藍、堿性藍3、亞甲基綠、泰勒藍、麥爾多拉藍、新甲基藍、勞氏紫、尼羅藍、塞莉斯廷藍以及甲苯胺藍0，也可以是反應(yīng)產(chǎn)物以及包括上述材料中至少一種的混合物；這些材料的結(jié)構(gòu)如下所示 亞甲基藍 661nm 亮甲酚藍 622nm 甲苯胺藍O 626nm
堿性藍3654nm 亞甲基綠657618nm 泰勒藍649nm 煙魯綠660395nm麥爾多拉藍570nm 新亞甲基藍630591nm
勞氏紫598nm 尼羅藍638nm 塞莉斯廷藍642nm合成無色亞甲基藍并通過依賴于氧氣的再氧化過程形成有色亞甲基藍染料的過程如下所示 除了上述的反應(yīng)材料之外，還可以合成許多其他的染料和阻光材料來使數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)只具有有限的播放次數(shù)。例如，在美國專利4404257號和美國專利5815484中可以找到其他一些可供使用的反應(yīng)材料，這些專利通過后文的引用被包括進來。反應(yīng)材料還包括由上述反應(yīng)材料中至少一種組成的混合物。
反應(yīng)材料最好與承載材料混合以便沉積并且/或者注入到基質(zhì)層表面的至少一部分中。合適的承載材料包括熱塑性丙烯酸聚合物、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚亞安酯、熱硬化丙烯酸聚合物、醇酸樹脂、乙烯樹脂以及類似物質(zhì)，還包括由上述承載材料中的至少一種構(gòu)成的混合物。聚酯物包括例如脂族二羧基酸的反應(yīng)產(chǎn)物，其中包括如含有乙二醇的反丁烯二酸或順丁烯二酸，比如己二酸乙二醇、丙稀乙二醇、新戊二醇以及類似物質(zhì)，還包括含有上述物質(zhì)中至少一種的反應(yīng)產(chǎn)物及混合物。
某些環(huán)氧樹脂可以被當作有機樹脂使用，包括單體二聚的、寡聚的或聚合的環(huán)氧材料，這種環(huán)氧材料中包含一種或多種環(huán)氧官能團。比如說，2，2-雙對羥苯基丙烷(雙酚A)和表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物，或者含有苯酚-甲醛樹脂的表氯醇，等等。其他有機樹脂可以是聚烯烴和聚硫醇的混合物形式，比如美國專利3697395號和3697402號中Kehr等人所述的材料，在此通過引用將上述專利包括進來。
非粘合性的反應(yīng)層我們可以隨意使用各種不同的涂層技術(shù)將反應(yīng)層添加到基質(zhì)層的表面，比如涂抹、浸漬、噴涂、旋涂、絲網(wǎng)印刷等等。例如，可以將反應(yīng)層與相對容易揮發(fā)的溶劑混合，這種溶劑最好是有機溶劑，它對聚碳酸酯具有足夠大的惰性，也就是說這種溶劑不會腐蝕聚碳酸酯，但是能夠溶解承載物質(zhì)。合適的有機溶劑實例包括乙二醇二乙酸酯、丁氧基乙酯、下烷醇等等。
作為表面涂層，反應(yīng)層中還可以靈活地包含各種添加劑，如消光劑、表面活性劑、觸變劑等等，還可以使用上述添加劑中的至少一種形成的反應(yīng)產(chǎn)物和混合物。反應(yīng)層的厚度取決于具體使用反應(yīng)材料、反應(yīng)材料在反應(yīng)層中的濃度以及在最初和經(jīng)過一段預定的時間之后反應(yīng)層所需的吸收特性。
成塊反應(yīng)混合物的研制本發(fā)明的一個實施例是在反應(yīng)層中使用成塊形式的反應(yīng)混合物。這些混合物會在光盤生產(chǎn)或包裝之后的一段預定時間內(nèi)解塊，這通常發(fā)生在消費者使用光盤之前。如果在光盤的制造期間就存在能觸發(fā)反應(yīng)的激勵條件使得光盤不可播放(比如大氣中的氧)，從而必須采取措施保證在光盤的制造期間反應(yīng)物質(zhì)不會被激活，那么上述的實施例就非常有用。例如，在氧氣觸發(fā)反應(yīng)的情況下，除非使用成塊形式的反應(yīng)混合物，否則就必須在無氧環(huán)境中生產(chǎn)光盤，如氮保護氣氛。
本發(fā)明一個實施例包括將化學成塊的反應(yīng)物質(zhì)用于光盤制造的思想，制造出的光盤在暴露到氧氣中一段時間后就變得不可播放，該實施例還包括一種特定的成塊無色染料、制備這種無色染料前體的方法、包含這種無色染料前體在內(nèi)的配方，該配方使得無色染料前體能以可接受的速率解塊和氧化，還包括將上述配方使用在光盤表面和光盤粘合層的方法、使用共價化合物提高光盤表面或光盤中含有成塊無色染料的層內(nèi)亞甲基藍的產(chǎn)生速度、以及使用六甲基二硅烷基胺這類silyllaating劑來穩(wěn)定涂敷液中的成塊無色染料。
在本發(fā)明的一個實施例中，為了制造出從包裝中取出后就變得不可播放的光盤(“有限次播放的光盤”)，在光盤中包含了一個反應(yīng)層，該反應(yīng)層的成分中含有的無色染料能氧化成有色染料，有色染料吸收光盤播放機的讀取激光波長上的光，從而阻止足夠的讀取激光從光盤反射回去，使光盤變得不可播放。無色染料的氧化可以通過將含有染料的涂層暴露在大氣氧氣中來觸發(fā)，氧氣能滲透涂層將無色染料的分子氧化。向光盤表面添加這種涂層的一個問題在于消費者可能將該涂層去除從而使光盤變得永久可播放。向光盤表面添加這種涂層的另一個問題在于需要向制造過程中加入額外的工序，從而帶來更高的成本，還需要特殊的生產(chǎn)設(shè)備，并不可避免的降低了產(chǎn)量。最后，用來制造這類涂層的對氧敏感的液體因其氧敏感性而變得很難控制。
在將含有無色染料的液體涂敷到光盤表面上的方法中(上文中已經(jīng)提到了一些)，涂層是基于溶劑的，溶劑必須揮發(fā)以產(chǎn)生包含無色染料以及其他所需成分的硬涂層，這些成分通常以聚合物的形式存在。這種溶劑涂層有若干缺點。首先，大多數(shù)基于液體的溶劑在旋涂的制造過程中都被旋落到光盤外，并且由于溶劑的揮發(fā)性很難或不可能回收，這種情況不但浪費液體(提高了制造成本)還會損壞涂層設(shè)備。第二，溶劑的揮發(fā)需要時間，這降低了這種涂層光盤的生產(chǎn)速度，從而提高了制造成本。第三，涂層光盤在涂敷和干燥期間散發(fā)出的溶劑蒸氣必須被排出制造設(shè)備，從而提高了安裝設(shè)備的成本，在制造過程和環(huán)境因素上都為光盤復制者制造了采用這種制造工藝的障礙。
如果能以無需溶劑的、光或輻射固化(此后稱為“UV固化”)的涂層涂敷無色染料，并且該涂層與光盤粘合層(用來粘合構(gòu)成某種類型光盤如DVD的兩片基質(zhì)層)相同，那么以上兩個段落中所討論的所有問題都迎刃而解。制造這類系統(tǒng)的主要障礙在于許多無色染料，特別是無色[隱色]亞甲基藍(后文中稱為“LMB”，本發(fā)明者在一種基于溶劑的表面涂層系統(tǒng)中用來使得DVD不可播放的物質(zhì))，會抑制用來固化UV可固化單體的原子團及陽離子固化反應(yīng)，比如常用作DVD基質(zhì)層粘合劑的丙烯酸脂。經(jīng)過氧化的染料(包括亞甲基藍)也是這類聚合反應(yīng)的抑制劑。因此將無色染料(其中不可避免地包含了一些氧化過的有色染料)添加到UV可固化的混合物中會阻礙UV固化的進行，或是降低UV固化的速度從而通過降低光盤的制造速度令整個制造過程變得不夠經(jīng)濟。另外，如果在待固化的層中存在氧氣或其他氧化劑，那么UV固化的過程可能導致一些無色染料被氧化，從而導致產(chǎn)品一開始就含有氧化過的染料，這會干涉光盤的讀取或改變光盤暴露到氧氣中后變得不可讀的速度。
化學成塊的(有時稱為“受保護的”)無色染料(也稱為“無色染料前體”)為人們所知并投入使用已有數(shù)十年，主要應(yīng)用在比如“無碳復印紙”。特別是無色亞甲基藍的成塊形式已為人們所熟知并應(yīng)用在這種場合，而且至少有一種化合物苯甲酰無色亞甲基藍(BLMB)是商業(yè)化生產(chǎn)的。但是，我們發(fā)現(xiàn)BLMB并不很容易解塊以產(chǎn)生可接受的有限次播放DVD產(chǎn)品。其他的成塊無色亞甲基藍化合物或是也存在這個問題，或是解塊太容易，從而在期望的時間之前就在涂層液體中產(chǎn)生了可氧化的無色亞甲基藍。
我們發(fā)現(xiàn)三異丙基甲硅烷基羰氧基無色亞甲基藍(后文稱為“TIPSOCLMB”)在用于制造有限次播放的DVD時具有以下的良好性質(zhì)，它的結(jié)構(gòu)與合成示例在圖17中示出并在例4中說明1.從商業(yè)化生產(chǎn)的起動材料開始經(jīng)過兩個步驟即可合成得到。如圖17所示，分離并凈化第一步中產(chǎn)生的BOC-LMB，就可以由純凈的化合物制成TIPSOCLMB，而不是從通常很不純凈的亞甲基蘭制成。
2.它可以被添加到例5中所述的丙烯酸脂配方中，在0攝氏度的溫度之下，它可以保持穩(wěn)定(不會轉(zhuǎn)化為氧化亞甲基藍)數(shù)周時間，從而允許在必要時在一座設(shè)施內(nèi)生產(chǎn)涂層配料，并將其運送到另一處制造DVD的設(shè)施內(nèi)。
3.它可以在一周時間或更短的時間內(nèi)通過水解反應(yīng)被解塊，所述的水解反應(yīng)涉及水或其他親核試劑，這些試劑可以被包括在丙烯酸脂配方中，或是從制造DVD的環(huán)境中吸收，或是包括在DVD封裝材料中。
4.解塊后的LMB在沒有氧氣的環(huán)境下是穩(wěn)定的(不會氧化成亞甲基藍)。通過控制涂層配方的有效PH值，就能控制解塊LMB在有氧環(huán)境中氧化的速度。在本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，LMB的氧化速度隨環(huán)境PH值的提高而加快。因此，添加堿性物質(zhì)就能提高氧化速度，所添加的堿性物質(zhì)應(yīng)該能溶解在包含解塊或成塊LMB的化合物中，并且不會與所使用的化合物或基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這種堿性化合物之一是DABCO(1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷)，這是一種胺。也可以使用其他胺或用其他胺替換。另外，添加強質(zhì)子酸如莰酮磺酸基酸，能降低聚合物薄膜中LMB的氧化速度。
5.在沒有水或其他親核試劑的情況下，它是一種穩(wěn)定的固體，合成之后即使在有氧的環(huán)境中，也至少可以保存數(shù)月之久?；诒┧嶂液蠺IPSOCLMB的涂層液在解塊反應(yīng)開始之前都能在有氧的環(huán)境中進行處理，這種解塊反應(yīng)進行的很慢，足以允許在正常(未經(jīng)干燥)的空氣中完成DVD制造期間所需對涂層液的處理，并且不很困難。
實例3BocLMB制備

在一個2升的分液漏斗中，將60.0g的次硫酸鈉(連二亞硫酸鈉，Na2S2O4)溶解在300mL冷蒸餾水中。向該溶液中加入來自若干不同容器的60.0g亞甲基藍(深綠色粉末)，將分液漏斗塞住瓶口并充分晃動約30分鐘時間，在這期間，深綠色固體漸漸形成一種不溶無色亞甲基藍的棕褐色懸濁液。向該懸濁液中加入三份各60mL的10％氫氧化鈉水溶液，并在每次添加之后充分晃動。這時會產(chǎn)生一些熱量，并形成顏色較淡的懸濁液。將混合物擱置一小段時間讓其冷卻，然后加入700mL二氯甲烷，將分液漏斗封口并搖晃以使固體溶解。一層琥珀色的有機層開始在懸浮液的下面分離出來。再加入60mL的NaOH水溶液，晃動封口的分液漏斗，然后將乳濁液靜置30-60分鐘，讓其分離為兩層液相?；蛘撸部梢允褂酶蓛舻腘a2S2O4和比較純凈的亞甲基藍來產(chǎn)生更快更干凈的液相分離。
向一個1升3頸圓底的燒瓶中加入81.0mL用25mL二氯甲烷稀釋的二-叔-丁基碳酸氫鹽(Boc2O)，該燒瓶配備有磁性攪拌器和氮氣輸入口，它們安裝在一個有凹槽的適配器中(Aldrich Z11，563-0)，并用1.5層褶皺的小Kimwipe綿紙(11×21cm)包裹。在氮氣中攪拌5-10分鐘之后，加入3.0g的4-(二甲胺)嘧啶(DMAP)，之后再將分液漏斗中的無色亞甲基藍溶液一滴滴地通過有凹槽的且包含Kimwipe的試管添加進來。分液漏斗的柄通過一個有小洞的橡膠瓶塞與帶凹槽的試管相連，從而試劑的添加可以在氮氣中完成。氣體(CO2)的釋放立刻開始。兩個小時以后完成試劑的添加，產(chǎn)生一種灰綠色的反應(yīng)混合物，在室溫下的氮氣中整夜攪拌這種混合物。
第二天早晨，對上述的灰綠色反應(yīng)混合物進行常壓蒸餾。大約550mL的CH2Cl2被蒸餾掉，用300mL己烷替代之。分離出一種灰藍色的固體。繼續(xù)進行蒸餾直到頂部溫度達到55攝氏度。讓混合物冷卻；通過燒結(jié)玻璃漏斗進行過濾來收集固體。用己烷(2×50mL)清洗固體以去除過多的Boc2O，然后用甲醇進行清洗(容量不定，約4×50mL)以去除未反應(yīng)掉及被氧化的無色亞甲基藍，直到清洗液成為淡藍色為止。在空氣中對得到的灰色固體進行干燥然后置于室溫下的真空。產(chǎn)出47.0g(76％)。(BocLMB的MW＝385.53)。
對經(jīng)過二氯甲烷中5％丙酮洗提的5×10cm的Whatman K5F硅膠片進行薄層色譜分析顯示，在原點處有一個暗藍色的點，在Rf＝0.58處有一個非常微弱的點，在Rf＝0.63處有一個很大的點。最初無色的產(chǎn)物在空氣中變成了深藍色，而且在120攝氏度的爐子中加熱時變得很快。
以同樣的比例重復這一反應(yīng)得到產(chǎn)量48.0g(78％)。
實例4TipsocLMB制備

在一個500mL、3頸圓底的燒瓶中將35.61g的BocLMB溶解在200mL二氯甲烷中，形成一種藍色溶液，所述的燒瓶配備有磁性攪拌器、滴加漏斗以及一個位于氮氣起泡器下的冷凝器。向該溶液中加入26.0mL的2，6-二甲基吡啶，之后在15分鐘時間內(nèi)逐滴加入39.0mL三異丙基甲硅烷基三氟磺酸甲烷(二異丙基甲硅烷基三氟甲烷硫酸酯)(TipsOTf)。以回流加熱方式對藍綠色反應(yīng)混合物攪拌6個小時。TLC分析(K5F二氧化硅，5％丙酮/CH2Cl2)表明，在Rf＝0.67處只有少量B0cLMB啟動材料存在，而在Rf＝0.74處則有很大的產(chǎn)物點。然后在室溫下的氮氣環(huán)境中整夜攪拌反應(yīng)混合物。
第二天早晨，再次以回流加熱的方式攪拌藍綠色的澄清反應(yīng)混合物一小時。TLC分析顯示仍然存在BocLMB軌跡或類似的Rf雜質(zhì)。接下來的解決方法就集中于在真空環(huán)境中使用旋轉(zhuǎn)式干燥器去除大部分二氯甲烷，從而得到深藍綠色的粘稠液體。在添加200mL己烷之后，用手攪拌混合物，以加速藍灰色固體的分離。對混合物進行回流式加熱并持續(xù)用手攪拌，溶解在熱己烷中的TipsocLMB產(chǎn)物就會留下熔化或有硬殼的固體狀的深藍色鹽殘余物。將熱己烷溶液倒出，并進一步用60mL沸騰的己烷提取殘留物。讓提取出來的混合熱己烷(綠色)稍微冷卻，再通過一個1.5cm厚的硅藻土層過濾，以獲得澄清的淺棕褐色濾液。用30mL熱己烷試劑清洗硅藻土兩次之后，將混合濾液(大約320mL)置于冰柜中(約-20攝氏度)過夜。
第二天早晨，就能發(fā)現(xiàn)結(jié)晶形成了帶有綠色光澤的灰白色固體。將混合物冷過濾，并用冷己烷(2×50mL)清洗產(chǎn)物，吸干，并在室溫真空下干燥成灰白色固體。產(chǎn)出33.3g(75％)。(TipsocLMB的MW＝485.77)。先前熔化的熔點為121-123攝氏度。
TLC分析(K5F二氧化硅，3％丙酮/CH2Cl2)表明在原點和Rf＝0.53處有微弱的污點(很可能是沒反應(yīng)掉的BocLMB)，主要的污點位于Rf＝0.61處，該點最初無色，在室溫下放置數(shù)小時后變成深藍色，而在120攝氏度的加熱爐中只需數(shù)分鐘即變藍。
實例5和6展示了如何將TIPSOCLMB加入到可UV固化的涂層液中，以制造出含有TIPSOCLMB的反應(yīng)層。實例7展示了如何利用上述的技術(shù)生產(chǎn)中間反應(yīng)層，從而可以使用特殊DVD-5設(shè)計#1、2和3來制造自行報廢的光盤。實例8展示了表面層或中間層中的TIPSOCCLMB如何解塊并變成對氧敏感的LMB。當暴露在氧氣中時，LMB被氧化成亞甲基藍，如圖18中遞增的藍綠色濃度所示；亞甲基藍能大大吸收650nm波長上的光，如圖19中所示。
實例5含有TIPSOCLMB的涂層液配方80mg TIPSOCCLMB80mg Irgacure 819(Ciba Geigy；感光劑)4.0mL CD-501丙烯酸脂(Sartomer；丙氧基化物[6]三羥甲基丙烷三丙烯酸脂)18.5mg 1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷(“Dabco”；“Aldrich；堿性)155ul 1，1，1，3，3，3-六甲基二硅烷基胺(“HMDZ”；Aldrich；穩(wěn)定劑)TIPSOCLMB、Irgacure 819和Dabco被稱重并加入一個棕色的玻璃瓶中，加入一個攪拌棒，然后將合適重量的CD-501倒入，再通過注射方式注入HMDZ。向瓶中吹入干燥的氮氣數(shù)分鐘，將瓶子蓋住，并用橡膠模覆蓋瓶蓋。在室溫下攪拌瓶中的混合物2小時以上，以便讓固體溶解。如果沒有用到所有的材料，就向瓶中吹入氮氣，將瓶子蓋上并用橡膠薄膜封住，然后儲藏到冷柜中；在打開瓶子之前要對瓶子加熱以防止液體在瓶中冷凝。
實例6用含有TIPSOCLMB/丙烯酸脂的配方涂敷表面的盤片的制備一張DVD空白半盤(未經(jīng)金屬化的0.6mm厚直徑120mm的聚碳酸酯圓盤)或一張完整的DVD(兩個基質(zhì)層背對背用粘合劑粘合在一起)被放置在實驗室旋涂轉(zhuǎn)盤的中央，并以每分鐘約60轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。用一個注射器將實例#5中所述的溶劑4ml均勻地添加到距離盤片中心約34至40mm的圓環(huán)上。然后將旋轉(zhuǎn)速度快速提高到每分鐘200轉(zhuǎn)，并保持15秒，從而形成約5微米厚的聚碳酸酯/TIPSOCLMB涂層。放慢旋轉(zhuǎn)速度；用綿紙和堿性溶劑將過量的液體從盤片邊沿抹去。這時，用Norlite 400氙氣閃光燈的最大強度照射盤片約五次。閃光之間的時間間隔受閃光燈充電時間約束，但間隔時間應(yīng)該充分長(大約5秒鐘)以避免在固化過程中產(chǎn)生熱量而引起額外的壓力。這一過程將產(chǎn)生一張純凈無色完全固化的丙烯酸脂薄膜。用不含Dabco或含有10倍于實例5中所述用量Dabco的類似丙烯酸脂配方也能制備其他盤片。
實例7具有TIPSOCLMB/丙烯酸脂配方的中間涂層的盤片的制備如上所述，一張DVD半盤被放置在轉(zhuǎn)盤的中央，數(shù)據(jù)面朝上。在向數(shù)據(jù)面上添加液體的時候，轉(zhuǎn)盤保持靜止，液體添加的方式是用一個注射器產(chǎn)生約3-5mm球狀的液滴。這些液滴分布在直徑30-40mm的圓周上，彼此均勻間隔約3mm。然后將需要粘合的盤片數(shù)據(jù)面對著溶劑放置上來，并在邊沿上略微彎曲偏離底下的盤片。然后以一定的角度將盤片放下，直到液滴與上盤間出現(xiàn)第一個接觸點為止。我們不想立刻將上盤放置到下盤上，因為那樣會引入空氣并產(chǎn)生氣泡。因此，要得到更均勻的毛細流，我們可以順時針方向轉(zhuǎn)動盤片，同時保持其在輕微壓力下略為彎曲，直到每一個溶劑液滴都開始形成毛細連接環(huán)為止。一旦毛細環(huán)完成，就可以釋放上盤，而毛細作用仍會繼續(xù)。我們可以等待毛細流布滿表面，或者也可以每分鐘100轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)盤片，直到材料到達最大的OD直徑為止。這時可以開啟轉(zhuǎn)盤并以每分鐘500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)5秒鐘。這能使襯層(粘合層)變得平整，并除去OD上多余的材料。然后就可以擦拭盤片的邊沿，并對盤片進行UV固化。很重要的一點是，在進行固化之前，光盤半片應(yīng)該被對齊的越近越好，以避免中心孔的偏差，這會造成播放上的問題。之后，用Norlite 400氙氣閃光燈的最大強度照射盤片約20-30次。閃光之間的時間間隔受閃光燈充電時間約束，但間隔時間應(yīng)該充分長(大約5秒鐘)以避免在固化過程中產(chǎn)生熱量而引起額外的壓力。這一過程將產(chǎn)生一張純凈無色完全固化的丙烯酸脂薄膜。用不含Dabco或含有10倍于實例5中所述用量Dabco的類似丙烯酸脂配方也能制備其他盤片。
實例8表面涂層和中間涂層盤片中TIPSOCLMB的解塊和氧化，以及涂層配方中所包括的堿性物質(zhì)的作用按實例6和7中所述過程制備的盤片每張被劃分成六塊“薄片”，這些薄片被儲存在干燥的氮氣或干燥的空氣或室內(nèi)空氣中(平均RH約30％)，并用X-Rite 504光密度測量計周期記錄它們的藍綠光反射強度(存儲在氮氣中的樣本只在實驗的開始和結(jié)束時測量，因為肉眼看去它們并未發(fā)生變化，而且希望使它們暴露在氧氣中的時間最短)。在所有的情況中，存儲在氮氣中的樣本沒有產(chǎn)生亞甲基藍(MB)的跡象，與我們所期待的一致。向丙烯酸脂配方中加入相當于TIPSOCLMB 1.0等量的1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷(Dabco)后，解塊/氧化的速度相對于對比樣本有顯著的提高(圖18)，而更高的化合物濃度則會降低其有效性。大體上，開放式樣本(TIPSOCLMB層在DVD半片的頂上，沒有任何覆蓋)產(chǎn)生MB的速度只是稍快于夾層結(jié)構(gòu)，這表明水或氧氣透過未經(jīng)金屬化的0.6mm聚碳酸酯層不會對LMB的解塊和氧化造成嚴重的影響。更確切的說，在這些系統(tǒng)中，TIPSOCLMB的解塊可能是限制速度的主要因素。沒有添加任何堿性物質(zhì)的對比樣本在室內(nèi)空氣中產(chǎn)生MB的速度明顯快于在干燥空氣中的產(chǎn)生速度，這表明空氣的濕度會加速該樣本的解塊。
實例9展示了如何將反應(yīng)粘合層加入到特殊DVD-5設(shè)計#2中，從而制造出能像普通DVD-5那樣播放、隨后又能變得不可播放的光盤。
實例9將TIPSOCLMB加入特殊DVD-5設(shè)計#2的粘合層我們進行了一組實驗來檢驗包含TIPSOCLMB、Irgacure-819、Dabco、1，1，1，3，3，3-六甲基二硅烷基胺(作為液體穩(wěn)定劑)和Sartomer CD-501丙烯酸脂單體的配方是否可以被當作DVD粘合劑來制造可播放的DVD。使用實例5中所述的配方，并經(jīng)過1.0微米玻璃注射過濾器的過濾，將溶劑注入到特殊DVD-5設(shè)計#2的空白或金屬化半片上，該DVD半片的制造過程如實例2所述。如上所述，將一張DVD半盤放置在轉(zhuǎn)盤中央，數(shù)據(jù)面朝上。在向數(shù)據(jù)面上添加液體的時候，轉(zhuǎn)盤保持靜止，液體添加的方式是用一個注射器產(chǎn)生約3-5mm球狀的液滴。這些液滴分布在直徑30-40mm的圓周上。接著把需要粘合的盤片數(shù)據(jù)面對著溶劑放置上來，并在邊沿上略微彎曲偏離底下的盤片。然后以一定的角度將盤片放下，直到液滴與上盤間出現(xiàn)第一個接觸點為止。我們不想立刻將上盤放置到下盤上，因為那樣會引入空氣并產(chǎn)生氣泡。因此，要得到更均勻的毛細流，我們可以順時針方向轉(zhuǎn)動盤片，同時保持其在輕微壓力下略為彎曲，直到每一個溶劑液滴都開始形成毛細連接環(huán)為止。一旦毛細環(huán)完成，就可以釋放上盤，而毛細作用仍會繼續(xù)。我們可以等待毛細流布滿表面，或者也可以每分鐘100轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)盤片，直到材料到達最大的OD直徑為止。這時可以開啟轉(zhuǎn)盤并以每分鐘500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)5秒鐘，以使粘合劑變稀薄并形成50微米的粘合劑薄膜(由表面光潔度決定)。這能使襯層(粘合層)變得平整，并除去OD上多余的材料。然后就可以擦拭盤片的邊沿，并對盤片進行UV固化。很重要的一點是，在進行固化之前，光盤半片應(yīng)該被對齊的越近越好，以避免中心孔的偏差，這會造成播放上的問題。之后，用Norlite 400氙氣閃光燈的最大強度照射盤片約20-30次。閃光之間的時間間隔受閃光燈充電時間約束，但間隔時間應(yīng)該充分長(大約5秒鐘)以避免在固化過程中產(chǎn)生熱量而引起額外的壓力。這一過程將產(chǎn)生一張純凈無色完全固化的丙烯酸脂薄膜，該薄膜可以在DVD測試播放機上播放。
光盤是在正常的環(huán)境條件下制造的，并會被置入氮氣箱3-4天，以除去溶解在基質(zhì)層中的氧氣(大概需要12-20個小時)，并讓TIPSOCLMB分解成LMB(需要2-3天)。
接著把特殊DVD-5設(shè)計#2光盤從氮氣箱中取出，并測量其對650nm波長光線的反射率，其作為時間的函數(shù)。光盤在12-16小時內(nèi)是澄清可播放的，但在這段時間過后，它們就會在24小時內(nèi)變?yōu)樯钏{色，這時對650nm波長光的反射率在2％之下，因此不能再播放了。
多層光盤從圖4中所示的DVD家族圖例可見，在被設(shè)計來從一面讀取多層的雙層光盤中，襯層(粘合層)處在光徑上。在雙層DVD的例子中，該襯層厚度的指定規(guī)格是0.055+/-0.015mm。粘合層處在光徑上的雙層DVD的基質(zhì)層厚度一般為0.55mm-0.64mm。
在雙層光盤的粘合層800中加入阻礙讀取激光的反應(yīng)化合物只能阻止播放機讀取L1基質(zhì)層805，因為粘合層800并沒有處在讀取L0基質(zhì)層810的光徑上。此外，L0基質(zhì)層810中的金屬815可能會妨礙預定的激勵條件如水分或氧氣以可控的方式滲透到粘合層800中的反應(yīng)化合物處。
避免這一潛在問題的一種方法如下。通常，當一臺播放機或驅(qū)動器開始讀取光盤時，它要尋找對應(yīng)于L0基質(zhì)層810的引入?yún)^(qū)中的內(nèi)容或信息區(qū)域列表(見圖6)。在制作光盤時，可以讓L0引入?yún)^(qū)820包含直接訪問L1基質(zhì)層805的指令。為了能夠讀取L0基質(zhì)層810以便將播放順序?qū)騆1 805，我們必須將L0層810金屬化。這樣作可能會影響反應(yīng)粘合材料800，造成不穩(wěn)定或不受控制的反應(yīng)動力，這種情況取決于金屬層的可滲透性。解決該問題的一種方法是把用于L0半反射層800的金屬器掩膜從通常延續(xù)到光盤上半徑58mm至59mm處，改到靠近L0上引入?yún)^(qū)或信息數(shù)據(jù)區(qū)的地方。
為了幫助觸發(fā)反應(yīng)材料800，比如在觸發(fā)激勵條件是氧氣或水分的時候，這些激勵條件可能受到阻礙而不能達到反應(yīng)粘合層800，這是因為L0金屬層820、部分L0層810在金屬化期間可能被遮蓋住，這樣反應(yīng)層的某些部分比較容易暴露在激勵條件下，而L0層的對應(yīng)部分則會失效。這些光盤將帶有部分金屬化的L0層810，如圖20中所示。例如，如果L0基質(zhì)層810上只有引入?yún)^(qū)或程序起始部分被金屬化，那么播放機就能夠讀取引入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)，從而能夠讀取存儲在L1基質(zhì)層805上的信息。由于L0層810上只有一小塊區(qū)域需要被氧化，反應(yīng)粘合層的絕大部分都能與L0基質(zhì)層810直接接觸，而L0層810通常很容易被激勵物質(zhì)如氧氣或水分滲透。當反應(yīng)粘合層響應(yīng)于適當?shù)募顥l件并開始干涉讀取激光時，播放機就不能夠讀取L1層805上的對應(yīng)部分了。
本發(fā)明的另一個實施例利用了制作技術(shù)，比如排序并分支由光學介質(zhì)播放機執(zhí)行的指令，來保證在光盤的某些部分不能讀取時該光盤其他部分或整張光盤的讀取都會受到影響。為該目的而被弄成不可讀的光盤部分可以位于單層光盤的單獨一層中，或是在多層光盤的任何層中。例如，本發(fā)明的一個實施例包括一張?zhí)刂频腄VD-9，該光盤L1基質(zhì)層中的某些部分如果不可讀，將影響光盤其他部分或整張光盤的讀取。例如，讀取L0基質(zhì)層引入?yún)^(qū)將引導播放機讀取L1基質(zhì)層的某個部分，該部分在反應(yīng)層開始干涉讀取激光時會變得不可讀，從而使得整張光盤不能工作。一張DVD-9光盤可以被制作成整個L1或部分L1層對于L0層和/或L1層上任何信息的播放都是必要的。例如，光盤上每個章節(jié)都可以被做成在繼續(xù)播放前需要讀取L1上的某些信息。
在本發(fā)明的另一個實施例中，通過控制L0層的沉積來幫助反應(yīng)材料的觸發(fā)。例如，通過濺鍍形成金、銀或硅L0基質(zhì)層會產(chǎn)生多顆粒的樹枝狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)更容易被氧氣和水分滲透。另外還可以沉積較薄的L0基質(zhì)層，它也容易被氧氣和水分滲透。盡管對于永久性檔案存儲質(zhì)量的光盤來說，不能接受使用多顆粒的或單薄的L0基質(zhì)層，但對于有限次播放、自行報廢的光盤來說往往足夠了。
實例10在反應(yīng)粘合層中添加有TIPSOCLMB的DVD-9光盤平行軌道路徑編碼的DVD-9可以有兩個完全不同的播放層。在編碼或數(shù)據(jù)原片制作過程中，位于L0盤片上的引入?yún)^(qū)所攜帶的信息通常會告知讀取播放機從光盤的哪一層讀取信息或從兩層同時讀取。因此，對于使用反應(yīng)粘合材料的本實例來說，反應(yīng)層可以阻礙L1層的播放，而又不影響L0。在該例中制造了相應(yīng)的L0和L1原版片，并以一般手段壓模并金屬化L0和L1基質(zhì)層。
與上述的實例9中一樣，使用實例5中所述含有TIPSOCLMB、Irgacure-819、Dabco、1，1，1，3，3，3-六甲基二硅烷基胺(作為液體穩(wěn)定劑)和Sartomer CD-501丙烯酸脂單體的配方作為粘合劑粘合DVD半盤片。溶劑經(jīng)過1.0微米玻璃注射過濾器的過濾。如上所述，將一張DVD半盤放置在轉(zhuǎn)盤中央，數(shù)據(jù)面朝上。在向數(shù)據(jù)面上添加液體的時候，轉(zhuǎn)盤保持靜止，液體添加的方式是用一個注射器產(chǎn)生約3-5mm球狀的液滴。這些液滴分布在直徑30-40mm的圓周上。接著把需要粘合的盤片數(shù)據(jù)面對著溶劑放置上來，并在邊沿上略微彎曲偏離底下的盤片。然后以一定的角度將盤片放下，直到液滴與上盤間出現(xiàn)第一個接觸點為止。我們不想立刻將上盤放置到下盤上，因為那樣會引入空氣并產(chǎn)生氣泡。因此，要得到更均勻的毛細流，我們可以順時針方向轉(zhuǎn)動盤片，同時保持其在輕微壓力下略為彎曲，直到每一個溶劑液滴都開始形成毛細連接環(huán)為止。一旦毛細環(huán)完成，就可以釋放上盤，而毛細作用仍會繼續(xù)。我們可以等待毛細流布滿表面，或者也可以每分鐘100轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)盤片，直到材料到達最大的OD直徑為止。這時可以開啟轉(zhuǎn)盤并以每分鐘500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)5秒鐘，以使粘合劑變稀薄并形成50微米的粘合劑薄膜(由表面光潔度決定)。這能使襯層(粘合層)變得平整，并除去OD上多余的材料。然后就可以擦拭盤片的邊沿，并對盤片進行UV固化。很重要的一點是，在進行固化之前，光盤半片應(yīng)該被對齊的越近越好，以避免中心孔的偏差，這會造成播放上的問題。之后，用Norlite 400氙氣閃光燈的最大強度照射盤片約20-30次。閃光之間的時間間隔受閃光燈充電時間約束，但間隔時間應(yīng)該充分長(大約5秒鐘)以避免在固化過程中產(chǎn)生熱量而引起額外的壓力。這一過程將產(chǎn)生一張純凈無色完全固化的丙烯酸脂薄膜，該薄膜可以在DVD測試播放機上播放。
在正常的環(huán)境條件下制造出光盤之后，將其置入氮氣箱7天，以除去溶解在基質(zhì)層中的氧氣(大概需要12-20個小時)，并讓TIPSOCLMB分解成LMB(需要5-6天)。然后將光盤從氮氣箱中取出，在2-3天內(nèi)，光盤的L0和L1層都能在Pioneer播放機中正常播放。暴露在大氣氧氣中7天之后，光盤的L1層變得不可播放，但它們的L0層仍可正常播放。
實例11具有部分氧化的L0層的DVD-9光盤與以上實例10中所述的一樣，DVD-9原版片的制作將數(shù)據(jù)區(qū)放置在L1層上，而L0層只是提供引入?yún)^(qū)以及與光盤類型和信息有關(guān)的內(nèi)容列表。在播放時，L0引入?yún)^(qū)會引導播放機從L1數(shù)據(jù)面開始讀取。在這種情況下，我們無需將L0層的整個表面金屬化，因為在引入?yún)^(qū)之外沒有信息要被讀取出來。一般而言，金屬噴鍍器掩膜要覆蓋兩個基質(zhì)層上25mm至118mm直徑范圍內(nèi)的區(qū)域。引入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)覆蓋的區(qū)域從25.2mm直徑開始最多延續(xù)至48mm直徑處，而后續(xù)信息區(qū)域至少要從48mm直徑處開始，因此可以縮小金屬噴鍍器掩膜，從而只覆蓋引入?yún)^(qū)。這樣做使得反射信號能夠在讀取L0層上的引入?yún)^(qū)之后直接切換到L1層進行數(shù)據(jù)播放，而不必通讀額外的半反射金屬層。
在本例中，我們制造環(huán)狀遮蓋盤，它落入金屬屬噴鍍器OD掩膜組件。通過從OD對齊掩膜，我們就能夠把被金屬化的直徑縮小到一個只允許播放引入?yún)^(qū)的區(qū)域內(nèi)。我們把該掩膜稍微延伸到引入?yún)^(qū)的48mm直徑外，以補償遮蓋位置的偏心距容差。另外，為了防止從透明光盤區(qū)向金屬化光盤區(qū)轉(zhuǎn)移時出現(xiàn)反射峰，要把掩膜的邊沿略為提升到光盤之上，以造成均勻的遮蓋或錐形層。這樣做能造成漸進的聚焦補償，而不是巨大的“減速墩”效應(yīng)，后者會讓它的光噪聲和聚焦誤差不滿足規(guī)格要求，并可能發(fā)生跳軌。
與實例10中一樣將得到的DVD-9半盤片粘合起來。在PioneerDVD播放機和DVD-ROM驅(qū)動器中檢測制造出的DVD-9的可播放性，隨后將光盤放入氮氣箱中7天，使得TIPSOCLMB分解為LMB。將光盤從氮氣箱中取出后，這些光盤在12-16個小時內(nèi)是透明且可播放的，之后，光盤將在24小時內(nèi)變成深藍色，從而變得不可播放。這樣就能有效地防止讀取光盤的L0或L1層。
控制反應(yīng)時間光盤上數(shù)據(jù)的質(zhì)量在期望的使用時間內(nèi)最好保持較高，并能迅速下降以造成從光盤上讀取數(shù)據(jù)的能力快速衰退。本發(fā)明該實施例的一個好處在于，對于一大類激勵條件-比如需要某種物質(zhì)滲透過阻擋層的條件，將反應(yīng)材料包含在中間層中能為反應(yīng)的定時特性帶來顯著的好處。
實現(xiàn)上述定時特性的一種方法是在光盤基質(zhì)層之間使用反應(yīng)中間層材料，如前所述，這種材料能與一種需要滲透過光盤基質(zhì)層的材料發(fā)生反應(yīng)。例如，如果反應(yīng)材料對氧敏感，那么在一段延長的時間內(nèi)不會有反應(yīng)發(fā)生，這段時間內(nèi)氧氣要滲透光盤的基質(zhì)層。一旦氧氣抵達了反應(yīng)層，就可以很快發(fā)生反應(yīng)，導致光盤的快速報廢。
當使用氧氣作為滲透物質(zhì)時，可能有必要去除在制造過程的不同階段溶解到光盤中的氧氣。這可以通過例如將光盤存儲在真空或無氧環(huán)境中一段合適的時間來實現(xiàn)。理論和實驗結(jié)果表明，24小時時間足以將溶解在0.6mm厚聚碳酸酯光盤基質(zhì)中的氧氣排除。另外，如果使用前述的成塊反應(yīng)材料，那么可以使用氧氣凈化材料-比如鐵或有機金屬化合物，在成塊的反應(yīng)材料分解之前把氧氣從光盤中排除出去。該方法有多種制造上的優(yōu)點例如，通過在光盤封裝中加入氧氣凈化材料，能避免光盤制造過程中發(fā)生氧氣的游離，并允許在光盤制造和封裝完畢后發(fā)生氧氣游離。
控制光盤報廢時間的另一種方法是在反應(yīng)層中或附近加入一種有限的數(shù)量可控的保護物質(zhì)，比如在反應(yīng)層與氧氣發(fā)生反應(yīng)的例子中，保護物質(zhì)可以是抗氧化劑。在抗氧化劑耗盡之前，保護物質(zhì)都能阻止令光盤報廢的反應(yīng)發(fā)生，而一旦抗氧化劑被消耗完，光盤就會迅速損壞并變得不可播放。例如，能與氧氣發(fā)生反應(yīng)的有機金屬化合物可以與光盤封裝在一起，以保護光盤在包裝中不被氧化。另外，有機金屬化合物也可以被包含在基質(zhì)中，從而在包裝打開后也能持續(xù)保護金屬層一段時間。
保護物質(zhì)耗盡與觸媒物質(zhì)滲透光盤基質(zhì)相結(jié)合，就能在光盤報廢之前造成較長的延遲時間，或是使得能夠?qū)髲U過程的特性-如反射性下降的陡度-進行更精細的控制。
反應(yīng)層中抗氧化劑的實例作為一種選擇，保護物質(zhì)也可以是一種還原劑，該還原劑可以被添加到反應(yīng)粘合層中。實驗顯示，改變TLMB的濃度會對播放時間產(chǎn)生一定的影響，但是播放時間在更大程度上受乙烷基己烷錫還原劑用量變化的影響(見表I)。

表IDVD-5光盤是用含有TIPSOCLMB的粘合劑配方制成的，并在60攝氏度下的無氧環(huán)境中在48小時內(nèi)解塊。此時，將光盤暴露在外界空氣中，并用X-Rite反射密度測量儀量化亞甲基藍顏色變化的速度。選取藍綠色密度提高0.35的時間作為短播放時間，它大致對應(yīng)于低質(zhì)量DVD播放機的播放時間，通常在這類播放機中，反射率下降至45％后光盤就失去了可播放性。選取藍綠色密度提高0.85的時間作為長播放時間，它大致對應(yīng)于高質(zhì)量DVD播放機的播放時間，通常在這類播放機中，光盤反射率下降至10％后才不可播放。
造成這種播放時間延長現(xiàn)象最可能的原因是在大多數(shù)還原劑被耗盡之前，最初形成的亞甲基藍染料會不斷地被轉(zhuǎn)變回無色狀態(tài)。另一種解釋也是可能的，即含錫化合物起到了主要耗氧物質(zhì)的作用，在無色染料受到影響之前該化合物消耗掉了氧氣。
固化結(jié)構(gòu)中的遷移率應(yīng)該對還原速度有顯著的影響；實際上，在本例中所使用的單體物的計算玻璃相變溫度(Tg)為-34攝氏度。在這種軟結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該存在足夠的分子遷移率來使還原劑與染料分子間發(fā)生分子接觸。
其他可供選用的還原劑包括其他的Sn(II)化合物，這些化合物可以溶解在UV固化配方中，比如乙酰丙酮化螯合物、脂肪族阿爾法氨基螯合物和鹽；可溶性鐵(II)化合物，比如脂肪族羧酸鹽與螯合物，如乙酰丙酮化物；維生素C和它的衍生物，如棕櫚酸抗壞血酸脂鹽；對苯二酚，如2，5-二-叔-戊基氫醌；烷基羥胺；聯(lián)氨；含有促溶平衡離子的連二硫酸鹽；還原性糖化物，比如葡萄糖；阿爾法-羥基酮，如丙酮醇，經(jīng)過適當取代的硼和硅的混合物。盡管這些材料中許多都很難溶解在現(xiàn)有的活性粘合劑配方中，但是單體物和低聚物更多的選擇將允許使用這些候選還原劑，并能同時提供優(yōu)良的粘合性和染料穩(wěn)定特性。
防止在未來的播放機中播放報廢的光盤未來的光盤和播放機通常能為消費者和其他用戶提供更高的性能。例如，DVD比CD提供更高的存儲容量，而下一代“藍光”DVD能提供比當今的DVD更高的容量。未來的幾代光學存儲介質(zhì)，比如當前正處在研發(fā)階段的“DVR”格式，將提供更高的容量和性能。
光學介質(zhì)播放機通常具有播放前幾代光盤的能力。例如，CD播放機使用波長為780nm的激光來讀取CD，DVD播放機則通常使用它們自己650nm波長的激光來讀取CD光盤。下一代DVD(“藍光DVD”)設(shè)計使用波長為450-460nm的激光；“DVR”格式將使用405nm左右波長的激光。未來的播放機可能能夠用它們450-460nm或405nm的激光讀取如今的DVD。
用來阻礙現(xiàn)有光盤播放機的讀取激光的染料通常被設(shè)計來干涉這些播放機所使用的激光；但是這些染料未必能夠干涉未來播放機的讀取激光，這些激光可能具有更短的波長。這表明，即使報廢的光盤不能在現(xiàn)有的播放機中播放，但在未來新一代播放機出現(xiàn)之后，這些光盤可能又變得可以播放了。用來阻礙現(xiàn)有光盤播放機讀取激光的染料通常被設(shè)計來干涉650nm波長的讀取激光；但是這些染料并不能干涉450-460nm范圍內(nèi)的讀取激光。以亞甲基藍為例，Smith等人提出用它作為阻礙讀取的染料，它在650nm波長處具有強烈的吸收性，但對于450-460nm范圍內(nèi)的波長來說本質(zhì)上是透明的(見圖19)。這表明報廢的DVD可以在藍光DVD播放機中播放。
本發(fā)明的另一個實施例是一種不能在未來新一代播放機中播放的光盤，它能防止在新一代播放機(如藍光DVD播放機)出現(xiàn)后報廢的光盤重新變得可以播放。通過在光盤的光徑上加入一個選擇性干涉層就能實現(xiàn)這一點，該干涉層能干涉未來新一代播放機的讀取激光，從而阻止這類播放機讀取光盤。通過添加某種染料或色素就可以設(shè)計出這樣的干涉層，所添加的染料或色素不會干涉某些類型播放機的讀取激光，但是會干涉其他類型播放機的讀取激光(或是會響應(yīng)于預定的激勵條件發(fā)生變化從而變得有干涉性)。例如，吖啶黃[135-49-9]，對于635-650nm波長是透明的，但是會強烈吸收450-460nm和405nm波長的光(在乙醇中時吸收峰位于462nm處，莫爾吸收率＝37000M-1cm-1)。另外，9，10-雙(苯基乙炔基)蒽[10075-85-1]也完全不吸收635-650nm波長范圍內(nèi)的光，但在450-460nm和405nm范圍內(nèi)具有很強的吸收性(在環(huán)己胺中時吸收峰位于455nm處，莫爾吸收率＝33000M-1cm-1)。其他可用于阻擋藍色激光(450-460nm或405nm波長)的染料和色素包括芳(族)烴、含氮染料、青色素、聚次甲基、類胡羅卜素、半花青(hemicyanines)、苯乙烯基、喹哪啶、香豆素、di-和三芳基次甲基、蒽醌、硝基和亞硝基。如上所述，亞甲基藍對于450-460nm的波長基本上是透明的，但是會強烈吸收635-650nm范圍內(nèi)的光。
在本發(fā)明的一個實施例中，選擇性干涉層是處在讀取激光光徑上的一個專用層。在另一個實施例中，選擇性干涉層與光盤的其他部分-比如基質(zhì)層或反應(yīng)層-組合在一起，這通常是優(yōu)選的實施方式，因為它沒有向光盤引入額外的設(shè)計元素。例如，把合適的染料或色素-如吖啶黃[135-49-9]或9，10-雙(苯基乙炔基)蒽[10075-85-1]-與聚碳酸酯或其他用來制造光盤基質(zhì)的聚合物混合在一起，或是與自行報廢光盤的反應(yīng)層-如前面所述的特殊DVD-5設(shè)計中的粘合層-混合在一起，就能實現(xiàn)該實施例。
使用附加的機制來防止數(shù)據(jù)的恢復本發(fā)明的另一個實施例是把通過干涉讀取激光來阻礙光盤讀取的機制與防止恢復在光盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中編碼的信息的附加機制結(jié)合起來。在這些附加機制的設(shè)計中，對它們的觸發(fā)定時控制可以不像阻礙讀取激光的機制那樣精確。因此希望把通過干涉讀取激光來控制光盤報廢的機制和永久性防止光盤數(shù)據(jù)恢復的機制結(jié)合起來。例如，讓光徑上的某個層在一段預定的時間內(nèi)-比如在出現(xiàn)預定的激勵條件(比如將光盤從包裝中取出)后24小時內(nèi)-從透明變?yōu)椴煌该?，就能使一張光盤變得不可播放。另外，第二套機制能夠腐蝕光盤上的金屬層，這種機制在很長的一段時間內(nèi)(如1-2周內(nèi))發(fā)揮作用，并受相同或不同的激勵條件觸發(fā)。也可以采用附加的機制，比如能夠降解制造光盤用的聚碳酸酯的添加劑，該過程可以由相同的激勵條件(比如暴露在空氣中)或不同的激勵條件(比如光盤在CD或DVD播放機中播放時產(chǎn)生的離心力)觸發(fā)。用于這些備份機制的其他觸發(fā)激勵條件可以包括空氣、光、物理運動以及制造或包裝后的時間等多種因素。還可以使用許多其他機制。
實現(xiàn)該實施例的一種方法是在光盤上沉淀一層金屬銀，用一種專為此用途而加入的材料或一種已有材料(比如光盤的粘合層或基質(zhì)層之一)將這層金屬銀與承載信息的鋁層分開。該銀層可以在鋁層之上或鋁層之下，如果它在鋁層之下(從而它會處在讀取激光的光徑上)，那么最初它應(yīng)該充分透明以便讀取激光讀取鋁層上的信息。
在本發(fā)明的一個實施例中，用反應(yīng)粘合層與合適的L0、L1制造DVD-9光盤，粘合層中所含的材料具有合適的介電性，L0和L1則是用合適的金屬制成。例如，L0可以用銀制造，L1則可以用鋁制造。
由于銀層和鋁層之間是用合適的介電材料分隔的，因此當暴露在氧氣中時，銀層能起到陰極的作用，O2在銀層上被還原，而鋁層則起到了陽極的作用。只有當銀層和鋁層之間發(fā)生短路時，腐蝕才會變快。短路是由銀樹枝狀結(jié)晶向隔離材料中生長引發(fā)的。要向隔離材料中生長樹枝狀結(jié)晶，就最好使用具有一定離子導電性的材料。一些可供使用的隔離材料由聚丙烯酸酯構(gòu)成或包含聚丙烯酸酯。如果聚丙烯酸酯被輕度水解，或者如果它是例如2-羥基乙基丙烯酸共聚物，那么就會存在一定的離子導電性。優(yōu)選使用的是聚(丙烯腈)的共聚物、或是聚(4-乙烯基吡啶)的共聚物，或是聚(1-乙烯基咪唑)的共聚物。所有這些都應(yīng)該能導通銀、銅或鉈(Ag+Cu+或Tl+)。鉈因為具有毒性而不推薦使用。
化學方程式如下銀被空氣氧化(用硝基漆配位)
Ag+被鋁還原，而鋁則被氧化(如果Ag+在硝基漆中是流動的，硝基漆被用來導通Ag+)
銀樹枝狀結(jié)晶從鋁層開始向銀層生長。當兩層被短路時，電池的(Al)陽極和(Ag)陰極之間的“開關(guān)”就被閉合了。腐蝕是快速而又災(zāi)難性的。精通本技術(shù)的人應(yīng)該明白，還可以使用其他類似的金屬替代本例中的鋁和銀。
除此之外，還可以使用通過反應(yīng)層來永久腐蝕數(shù)據(jù)層的方法。例如，本發(fā)明某些實施例中的粘合層可以促進反射金屬層的腐蝕，或是涉及讓某些物質(zhì)從粘合層滲透到反射層中。在其他實施例中，附加的機制并非粘合材料的一部分。例如，可以在金屬層附近沉積一種腐蝕性物質(zhì)的前體。當氧氣或其他合適的物質(zhì)滲透基質(zhì)層并抵達腐蝕性前體時，可以觸發(fā)某種反應(yīng)，從而產(chǎn)生一種腐蝕性物質(zhì)，該物質(zhì)能在一段時間內(nèi)永久性地破壞光盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)。另外，光盤基質(zhì)層中的材料，如聚碳酸酯，可以被設(shè)計成在一段時間內(nèi)自動降解，從而令光盤不可使用。這類物質(zhì)和反應(yīng)是精通本技術(shù)的人所熟知的。
在另一種具有相同功能的混合物中，基質(zhì)本身會隨時間被改變。基質(zhì)的變化使其光學質(zhì)量發(fā)生了變化，從而降低了抵達讀盤機的信號質(zhì)量。所述的光學質(zhì)量包括它的折射率或是它的透明度。
另外，如上所述，基質(zhì)的變化可以讓底層的金屬層改變其光學性質(zhì)。這樣，就可以把一種對時間敏感的基質(zhì)和/或硝基漆與一個反射層結(jié)合在一起，該反射層會變成非反射性的層。
聚合物薄膜的透明度可以通過以下任何一種方法來改變薄膜與水的反應(yīng)；薄膜與氧氣的反應(yīng)；或是聚合物的結(jié)晶作用，這意味著聚合物分子在薄膜中排列的更整齊。
舉例來說，可以選擇一種會被空氣中的成分-如氧氣或水-改變的基質(zhì)。例如，氧氣可以氧化基質(zhì)，令其透明度或折射率改變。另外，基質(zhì)也可以被設(shè)計為能夠吸收空氣中的水分，從而使其膨脹并改變其光學性質(zhì)。另一個例子是，基質(zhì)可以隨時間改變氧氣對它的滲透性，從而允許金屬層發(fā)生氧化。在后一種情況中，光學介質(zhì)總的時間敏感性可能是基質(zhì)和/或硝基漆以及反射層性質(zhì)的函數(shù)。
基質(zhì)或金屬層也可以被制成對特定波長的光敏感。暴露在這些波長中將使該層的光學質(zhì)量發(fā)生變化，從而降低抵達讀盤機的信號質(zhì)量。實際的例子包括基質(zhì)的光解聚(合)作用；酸的光生反應(yīng)；純態(tài)氧的光生反應(yīng)；以及聚合物的斷鏈(比如交聯(lián)氫鍵的斷裂)。向基質(zhì)或金屬層中加入光激活的催化劑能加速這一過程。
至此，我們已經(jīng)在一定的細節(jié)程度上對本發(fā)明進行了說明，這些細節(jié)是針對本發(fā)明的范例實施例的。但是應(yīng)該明白，本發(fā)明是由以下的權(quán)利要求定義的，而以下的權(quán)利要求則是根據(jù)已有的技術(shù)構(gòu)建的，因此可以對本發(fā)明的范例實施例進行改進或修改，這樣作并不會偏離本文中所包含的發(fā)明思想。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中至少在第一基質(zhì)層上設(shè)置了多個凹槽和突起，這些凹槽和突起被一種反射材料覆蓋；以及位于第一和第二基質(zhì)層之間的一個粘合層，該粘合層中包含一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉光的通過。
2.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中至少在第一基質(zhì)層上設(shè)置了多個凹槽和突起，這些凹槽和突起被一種反射材料覆蓋；第一和第二基質(zhì)層之間的一個粘合層；一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉一個預定頻率范圍內(nèi)的光的通過；以及一種材料，能干涉第二個預定頻率范圍內(nèi)的光通過該種材料。
3.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中至少在第一基質(zhì)層上設(shè)置了多個凹槽和突起，這些凹槽和突起被一種反射材料覆蓋，其中所述的反射材料的反射性質(zhì)會響應(yīng)于預定的激勵條件而變差；位于第一和第二基質(zhì)層之間的一個粘合層；以及一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉一個預定頻率范圍內(nèi)的光的通過。
4.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中至少在第一基質(zhì)層上設(shè)置了多個凹槽和突起，這些凹槽和突起被一種反射材料覆蓋；位于第一和第二基質(zhì)層之間的一個粘合層；一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉預定頻率范圍內(nèi)的光的通過；以及一種第二反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來促進所述反射材料的反射性質(zhì)變差。
5.一種光學可讀的存儲介質(zhì)，包括一種其上存有編碼數(shù)據(jù)的基質(zhì)層；一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉一個預定頻率范圍內(nèi)的光的通過；以及一種材料，能干涉第二個預定頻率范圍內(nèi)的光通過該材料。
6.一種光學可讀的存儲介質(zhì)，包括一種其上存有編碼數(shù)據(jù)的基質(zhì)層，其中編碼數(shù)據(jù)的可讀取性會響應(yīng)于預定的激勵條件而變差；以及一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉一個預定頻率范圍內(nèi)的光的通過。
7.一種光學可讀的存儲介質(zhì)，包括一種其上存有編碼數(shù)據(jù)的基質(zhì)層；一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉預定頻率范圍內(nèi)的光的通過；以及一種第二反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來降低編碼數(shù)據(jù)的可讀取性。
8.一種制作原版盤片以便生產(chǎn)一種多基質(zhì)層、光學可讀存儲介質(zhì)的方法，該方法包括下列步驟接收信息，該信息定義了帶有多個凹槽和突起的布局結(jié)構(gòu)；制造出上述布局結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)版本；以及使用上述布局結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)版本作為原版盤片的布局結(jié)構(gòu)。
9.一種形成一種多基質(zhì)層、光學可讀存儲介質(zhì)的方法，其中所述介質(zhì)中的信息被定義為一個上層基質(zhì)層上的多個凹槽和突起，并且所述的信息要通過穿過一個下層基質(zhì)層的光來讀取，所述的方法包括接收信息，該信息定義了DVD的一個基質(zhì)層的一個記錄層；利用接收到的信息，形成上述布局結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)形式并將該布局結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)形式用作上層基質(zhì)層，由此制造出上層基質(zhì)層；接收一個下層基質(zhì)層；利用粘合劑把下層基質(zhì)層粘合到上層基質(zhì)層上，從而形成光學可讀的存儲介質(zhì)。
10.一種形成一種多基質(zhì)層、光學可讀存儲介質(zhì)的方法，其中所述介質(zhì)中的信息被定義為一個上層基質(zhì)層上的多個凹槽和突起，并且所述的信息要利用穿過一個下層基質(zhì)層的光來讀取，所述的方法包括接收信息，該信息定義了DVD的一個基質(zhì)層的一個記錄層；利用接收到的信息制造出一個上層基質(zhì)層；接收一個下層基質(zhì)層；利用粘合劑把下層基質(zhì)層粘合到上層基質(zhì)層上，從而形成光學可讀的存儲介質(zhì)，并且該介質(zhì)中包含一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉光線通過光徑從下層基質(zhì)層抵達上層基質(zhì)層；以及其中所述的介質(zhì)中包含一些指令，這些指令能在讀取設(shè)備讀取下層基質(zhì)層的預定部分之前，引導讀取設(shè)備讀取上層基質(zhì)層的某個部分。
11.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，包括第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中至少在第一基質(zhì)層上設(shè)置了多個凹槽和突起，這些凹槽和突起被一種反射材料覆蓋；位于第一和第二基質(zhì)層之間的一個粘合層；存在于第一和第二基質(zhì)層的至少一個表面與所述粘合層之間的一個涂層，其中所述的涂層中包含一種反應(yīng)劑，它能響應(yīng)于預定的激勵條件來干涉光的通過。
12.一種光學介質(zhì)，包括一種基質(zhì)層，其中所述的基質(zhì)層包括編碼在其中的信息編碼特征；一個反應(yīng)層，其中所述的反應(yīng)層能響應(yīng)于預定的激勵條件從一種基本透明的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚋缮婀饩€通過的狀態(tài)，所述的反應(yīng)層包括一種反應(yīng)材料，其中所述的反應(yīng)材料具有基本不會與所述的預定激勵條件發(fā)生化學反應(yīng)的第一狀態(tài)；以及第二狀態(tài)，這種狀態(tài)基本會與所述的預定激勵條件發(fā)生化學反應(yīng)。
13.一種反應(yīng)劑，該反應(yīng)劑能響應(yīng)于預定的激勵條件從一種基本透明的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N能夠干涉光線通過的狀態(tài)，所述的反應(yīng)劑包括一種反應(yīng)材料，其中所述的反應(yīng)材料具有包括至少一種成塊的無色染料的第一狀態(tài)，該狀態(tài)基本不會與所述的預定激勵條件發(fā)生化學反應(yīng)；以及第二狀態(tài)，該狀態(tài)包括上述的至少一種成塊無色染料的解塊，該狀態(tài)基本會與所述的預定激勵條件發(fā)生化學反應(yīng)。
14.一種粘合劑，包括一種承載材料，其中所述的承載材料包括熱塑性丙烯酸聚合物、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、polythiolenes、紫外線可固化有機樹脂、聚亞安酯、可熱固化的丙烯酸聚合物、醇酸樹脂、乙烯樹脂中的至少一種，或是上述物質(zhì)的混合物；以及一種反應(yīng)材料，其中所述的反應(yīng)材料至少包括一種成塊的染料，所述的成塊染料是由某種染料的還原過程衍生出來的，所述的某種染料可以從二氮陸圜、嗪類、硫氮雜苯以及它們的混合物中選取。
15.一種光學介質(zhì)，包括第一基質(zhì)層和第二基質(zhì)層，其中所述的第一基質(zhì)層和所述的第二基質(zhì)層中至少有一個帶有信息編碼特征；位于所述的第一基質(zhì)層和所述的第二基質(zhì)層之間的一個粘合層；其中所述的粘合層從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀饩€通過的狀態(tài)，該粘合層包括一種承載材料，其中所述的承載材料包括熱塑性丙烯酸聚合物、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、polythiolenes、紫外線可固化的有機樹脂、聚亞安酯、可熱固化的丙烯酸聚合物、醇酸樹脂、乙烯樹脂中的至少一種，或是上述物質(zhì)的混合物；以及一種反應(yīng)材料，其中所述的反應(yīng)材料至少包括一種成塊的染料，所述的成塊染料是由某種染料的還原過程衍生出來的，所述的染料可以從二氮陸圜、氧氮雜芑、硫氮雜苯以及它們的混合物中選取。
全文摘要
本發(fā)明提供了制造光學可讀存儲介質(zhì)的方法和設(shè)備，在所述的光學可讀存儲介質(zhì)中，讀取光束要通過一個含有反應(yīng)材料的粘合層，該粘合層在暴露到預定的激勵條件下之后會從光學透明的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W不透明的狀態(tài)，從而阻止了對編碼在光學可讀存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的讀取。所述的方法包括這樣一些步驟合成一種成塊的染料，將成塊的染料與承載材料混合，將得到的混合物固化，令染料解塊以在粘合層中產(chǎn)生還原性的染料，將粘合層中含有反應(yīng)材料的光學可讀存儲介質(zhì)暴露在預定的激勵條件下。在本發(fā)明更深入的一方面內(nèi)容中，提供了制造光學可讀存儲介質(zhì)的方法和設(shè)備，其中讀取激光要穿過粘合層，并且數(shù)據(jù)編碼信息被編碼在L1基質(zhì)層上。在本發(fā)明的另一方面內(nèi)容中，提供了用于制造光學可讀存儲介質(zhì)的方法和設(shè)備，所述的方法中包含至少兩套機制來限制對光學可讀存儲介質(zhì)上數(shù)據(jù)的讀取。
文檔編號G11B7/246GK1639775SQ02815172
公開日2005年7月13日 申請日期2002年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月5日
發(fā)明者羅伯特·F.·湯普森, 尼爾·艾克斯特, 楊尼斯·巴克斯, 理查德·A.·敏斯, 拉里·塔基夫, 喬·鮑勒斯, 阿瑟·R.·利布蘭克三世 申請人:自由播放技術(shù)公司