Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Speichermedium.

Optische Aufzeichnungsmedien werden gewöhnlich als Speichereinrichtungen in Computer und Produkten der Unterhaltungselektronik verwendet. Seit der Einführung der Compact-Disc (CD) wurden weitere optische Aufzeichnungsmedien wie etwa die digitale Videoplatte (Digital Video Disc, DVD) und die Blue-ray Disc (BD) entwickelt, um die Speicherkapazität der Medien zu vergrößern. Die Erhöhung der Datenkapazität erfolgt gewöhnlich durch maßstäbliches Verkleinern der Größe der Informationsbits (repräsentiert durch Vertiefungen (Pits) oder Markierungen) in der Platte. Dies wird erreicht, indem die numerische Apertur (NA) der Objektivlinse vergrößert wird und die Wellenlänge des Lese-/Schreib-Laserstrahls verkleinert wird. Ein Laserstrahl, der auf einen kleinen Spot fokussiert ist, tastet die Datenschicht der Media ab, um die in dem optischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Informationen auszulesen. CDs werden von einem Laser abgetastet, welcher eine Wellenlänge von 780 nm aufweist und von einer Linse mit einer numerischen Apertur (NA) von 0,45 fokussiert wird. DVDs erfordern einen Laser mit einer Wellenlänge von 650–670 nm und eine Linse mit NA = 0,65, und eine BD wird mit einem Laser abgetastet, der eine Wellenlänge von 405 nm aufweist und von einer Linse mit NA = 0,85 fokussiert wird.

Der Erfolg eines neuen optischen Speichersystems hängt von der Kompatibilität mit den älteren Systemen ab. Die Verbraucher erwarten, in der Lage zu sein, Aufzeichnungsmedien mit einem älteren Format wie etwa die CD in neueren Speichereinrichtungen wie etwa dem DVD-Player zu verwenden. Eines der größten Probleme ist hierbei die Kompatibilität der Medien mit den Anforderungen der Laufwerke. Gewöhnlich ist es unmöglich, die Medien mit neuerem (eine höhere Kapazität aufweisenden) Format (wie z.B. DVD-Medien) mit den älteren (z.B. CD-) Laufwerken auszulesen, da der CD-Laserspot viel größer ist als der DVD-Laserspot und er mehrere Datenspuren und viele Datenpits/markierungen gleichzeitig bedeckt. Dagegen ist es möglich (wenigstens theoretisch), einzelne Datenspuren der Medien des älteren Typs auf den Laufwerken eines neueren Typs zu verfolgen. Oft liegt jedoch der Fall vor, dass optische Eigenschaften (wie etwa Reflexionsgrad und Signalmodulation) der älteren Medien bei der Laserwellenlänge der neueren Systeme nicht den Anforderungen des neueren Systems entsprechen. Aus diesem Grunde verwenden DVD-Laufwerke, die in der Lage sind, CDs zu lesen, zwei verschiedene Wellenlängen zum Lesen. Die erste Wellenlänge ist die CD-Wellenlänge von 780 nm und die zweite Wellenlänge ist die DVD-Wellenlänge von 670 nm. Diese DVD-Laufwerke benötigen zwei verschiedene Laserdioden zum Erzeugen der verschiedenen Wellenlängen und Mittel zum Unterscheiden zwischen DVDs und CDs. Infolgedessen sind die DVD-Laufwerke teurer und komplexer. Dasselbe Prinzip wird voraussichtlich in BD-Laufwerken implementiert sein, die in der Lage sind, DVDs zu lesen.

Das Dokument US-A-5 627 817 (s. Oberbegriff von Anspruch 1) offenbart ein auf einer optischen Platte beruhendes Datenspeichersystem mit mehreren einmal beschreibbaren farbstoffbasierten Datenschichten. Es wird ein lichtdurchlässiges Substrat bereitgestellt, auf welches Laserlicht mit einer einzigen Wellenlänge einfällt. Die Platte trägt wenigstens zwei räumlich getrennte Datenschichten, die aus Farbstoffmaterial hergestellt sind. Durch die Verwendung des charakteristischen Absorptionsbandes mit anormaler Dispersion von gewissen Farbstoffmaterialien wird ermöglicht, dass die erste Datenschicht und Zwischendatenschichten sowohl eine hohe Absorption aufweisen, wenn der Laser auf diese Datenschichten fokussiert ist, als auch eine hohe Durchlässigkeit, wenn der Laser auf die letzten oder ferneren Datenschichten fokussiert ist.

Ferner offenbart das Dokument EP-A-1 178 479 ein mehrschichtiges Informationsmedium, welches ein Substrat oder ein Paar von Substraten und wenigstens zwei Informationsspeicherschichten zum Speichern von aufgezeichneten Informationen und/oder Verfolgen von Servoinformationen, die auf dem Substrat oder zwischen dem Paar von Substraten angeordnet sind, umfasst, wobei wenigstens eine Informationsspeicherschicht von einem Aufzeichnungsstrahl oder einem Lesestrahl beschrieben oder gelesen wird, welcher (eine) andere Informationsspeicherschicht(en) durchlaufen hat. Bei diesem Medium weist das Medium wenigstens eine gehärtete Zwischenschicht auf, die ein aktives durch Energiestrahlung härtbares Harz umfasst, und wenigstens eine der gehärteten Zwischenschicht(en) weist eine Bruchdehnung von 15 bis 200% und einen E-Modul für Zugbeanspruchung von 20 bis 1.000 MPa auf. Dadurch ist es weniger leicht möglich, dass das mehrschichtige Informationsmedium verbogen oder verdreht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, den oben erwähnten Nachteil zu überwinden.

Das Problem wird durch ein optisches Speichermedium gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Das optische Speichermedium weist eine Speicherschicht und eine erste Schicht, welche vorzugsweise die Speicherschicht bedeckt, auf. Die erste Schicht verschafft optische Eigenschaften, die ausreichend für das Abrufen von Daten aus der Speicherschicht unter Verwendung eines Lasers mit einer ersten Wellenlänge W₁ sind. Mithin können Daten aus der Speicherschicht unter Verwendung eines Lasers mit der ersten Wellenlänge W₁ gelesen werden. Der Laserstrahl wird durch die erste Schicht hindurch auf die Speicherschicht durchgelassen und von dieser reflektiert. Informationen werden gewöhnlich auf dem optischen Speichermedium unter Verwendung des Lasers mit der ersten Wellenlänge W₁ aufgezeichnet. Entsprechend der Offenbarung der vorliegenden Erfindung umfasst das optische Speichermedium ferner eine zweite Schicht, welche vorzugsweise die erste Schicht bedeckt. Die zweite Schicht verschafft optische Eigenschaften, die ausreichend für das Abrufen von Daten aus der Speicherschicht unter Verwendung des Lasers mit der zweiten Wellenlänge W₂ sind, ohne die optischen Eigenschaften des Mediums bei der ersten Wellenlänge W₁ zu verschlechtern. Demzufolge können Daten von dem Speichermedium unter Verwendung von zwei verschiedenen Wellenlängen W₁ und W₂ abgerufen werden. Das Speichermedium ist, was die optischen Eigenschaften anbelangt, mit verschiedenen optischen Speichersystemen kompatibel.

Der Brechungsindex N_L1(W₁) der ersten Schicht für die erste Wellenlänge und der Brechungsindex N_L2(W₁) der zweiten Schicht für die erste Wellenlänge werden auf eine solche Weise gewählt, dass die relative Differenz zwischen den Brechungsindizes (N_L1(W₁) – N_L2(W₁))/N_L1(W₁) nicht größer als 0,1 ist. Der Zweck dieser Maßnahme ist es zu vermeiden, dass ein Laserstrahl mit der ersten Wellenlänge von der zweiten Schicht auf eine solche Weise gebrochen wird, dass Daten nicht aus der Speicherschicht ausgelesen werden können.

Die erste Schicht kann optische Eigenschaften verschaffen, die ausreichend für das Abrufen von Daten aus der Speicherschicht unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer ersten Wellenlänge W₁ von 670 nm (DVD) sind, und die zweite Schicht verschafft optische Eigenschaften, die ausreichend für das Abrufen von Daten aus den Speicherschichten dort unter Verwendung eines Laserstrahls mit der zweiten Wellenlänge W₂ von 405 nm (BD) sind. Dieses optische Speichermedium kann sowohl in DVD-Laufwerken als auch in BD-Laufwerken verwendet werden. Es wurde festgestellt, dass die besten optischen Eigenschaften erzielt werden, wenn die zweite Schicht aus 2-Ethylen-2-cyano-4-(3-methyl-2-oxazolinyliden)-crotonat (C₁₇H₂₆N₂O₃) hergestellt ist. Die Dicke der zweiten Schicht liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 60–70 nm.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt einen Querschnitt eines herkömmlichen DVD-Speichermediums.

2 zeigt ein Diagramm, welches den optischen Kontrast und den Reflexionsgrad der herkömmlichen DVD von 1 als eine Funktion der Dicke der ersten Schicht L1 für einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 670 nm darstellt.

3 zeigt ein Diagramm, welches den optischen Kontrast und den Reflexionsgrad des herkömmlichen optischen Speichermediums DVD von 1 als eine Funktion der Dicke der ersten Schicht L1 darstellt, wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 405 nm verwendet wird.

4 zeigt ein Diagramm, welches den Brechungsindex und den Absorptionskoeffizienten des Materials C₁₇H₂₆N₂O₃, das bei der bevorzugten Ausführungsform als eine zweite Schicht L2 verwendet wird, als eine Funktion der Wellenlänge eines Laserstrahls zeigt.

5 zeigt ein Diagramm, welches den optischen Kontrast und den Reflexionsgrad des Aufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten Ausführungsform als eine Funktion der Dicke der Korrekturschicht L2 darstellt, wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 670 nm verwendet wird.

6 zeigt ein Diagramm, welches den optischen Kontrast und den Reflexionsindex des optischen Aufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten Ausführungsform für einen monochromatischen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 405 nm als Funktion der Dicke der zweiten Schicht (Korrekturschicht) L2 darstellt.

Das in 1 dargestellte DVD-Medium umfasst ein Dummy-Substrat 1, welches aus Polycarbonat hergestellt ist. Das Dummy-Substrat weist eine Dicke von ungefähr 0,6 mm auf. Eine Reflektorschicht 2 ist auf der Oberseite des Dummy-Substrats 1 vorgesehen. Die Reflektorschicht besteht aus einer Silberlegierung. Die Dicke der Reflektorschicht beträgt ungefähr 120 nm. Eine dielektrische Schicht 3 mit einer Dicke von 25 nm ist auf der Oberseite der Reflektorschicht vorgesehen und ist aus ZnS:SiO₂ hergestellt. Die dielektrische Schicht ist durchlässig für Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 670 nm und 405 nm. Die Aufzeichnungsschicht 4 ist auf der Oberseite der dielektrischen Schicht 3 vorgesehen. Die Aufzeichnungsschicht hat eine Dicke von 15 nm und ist aus einer dotierten Sb-Te-Legierung hergestellt. Das Material der Aufzeichnungsschicht ist entweder amorph oder kristallin. Der amorphe und der kristalline Bereich der Aufzeichnungsschicht stellen die Informationsbits dar, die in der Schicht codiert sind. Die unterschiedlichen optischen Eigenschaften der amorphen und kristallinen Aufzeichnungsschicht können durch die Reflexion des Laserstrahls 8 erkannt werden, mit welchem diese Schicht 4 abgetastet wird. Der optische Kontrast ist definiert als die Differenz zwischen der Strahlung, die von dem amorphen und dem kristallinen Bereich der Aufzeichnungsschicht reflektiert wird, dividiert durch die Strahlung, die von dem kristallinen Bereich der Aufzeichnungsschicht reflektiert wird. Der Reflexionsgrad ist das Verhältnis zwischen der Strahlung, die von der kristallinen Aufzeichnungsschicht reflektiert wird, und der Einstrahlung. Die Laserstrahlung 8 dringt durch eine erste Schicht 5 und ein Substrat 6, die nacheinander auf der Oberseite der Aufzeichnungsschicht 4 vorgesehen sind. Die Schichten 2, 3, 4 und 5 bilden den Aufzeichnungsstapel 7 des Aufzeichnungsmediums. Die erste Schicht L1 ist ebenfalls aus ZnS:SiO₂ hergestellt und weist eine Dicke von ungefähr 85 nm auf.

2 zeigt, wie sich der optische Kontrast und der Reflexionsgrad des bekannten DVD-Aufzeichnungsmediums ändern, wenn die Dicke der ersten Schicht 5 erhöht oder verringert wird. Der maximale optische Kontrast des Aufzeichnungsmediums wird bei einer Schichtdicke von 85 nm erreicht. Bei dieser Schichtdicke beträgt der optische Kontrast 0,999 (oder 99,9 Prozent), und der Reflexionsgrad beträgt 0,256 (oder 25,6 Prozent). Der Reflexionsgrad erreicht ein Minimum bei einer Schichtdicke von rund 60 nm. Der optische Kontrast und die Reflexion des DVD-Mediums wurden in 2 für einen Laserstrahl mit der Wellenlänge von 670 nm bestimmt.

In 3 sind erneut der optische Kontrast und die Reflexion des bekannten DVD-Aufzeichnungsmediums dargestellt. Diesmal wurde ein Laserstrahl mit der Wellenlänge von 405 nm verwendet, um den optischen Kontrast und den Reflexionsgrad zu ermitteln. Der optische Kontrast weist ein Maximum bei einer Schichtdicke von ungefähr 75 nm und Minima bei Schichtdicken von 25 nm und von 115 nm auf. Der Reflexionsgrad weist zwei Maxima bei Schichtdicken von 40 nm und von 130 nm auf. Der optische Kontrast beträgt 0,223 (oder 22,3 Prozent) für eine Schichtdicke von 85 nm. Der Reflexionsgrad beträgt 0,242 (oder 24,2 Prozent) bei derselben Schichtdicke. Der optische Kontrast ist für ein Auslesen der auf der Aufzeichnungsschicht aufgezeichneten Daten nicht ausreichend.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst sämtliche Schichten des in 1 dargestellten bekannten Aufzeichnungsmediums. Zusätzlich wird eine zweite Schicht L2 zwischen der ersten Schicht 5 und dem Substrat 6 eingeführt. Die zweite Schicht L2 ist aus C₁₇H₂₆N₂O₃ hergestellt. Der Brechungsindex und der Absorptionskoeffizient dieses Materials für verschiedene Wellenlängen sind in 4 dargestellt. Der Absorptionskoeffizient k hat für das Material ein Maximum bei einer Wellenlänge von rund 380 nm. Der Brechungsindex n hat für das Material ein Maximum bei einer Wellenlänge von ungefähr 420 nm. Das Material weist für eine Wellenlänge von 670 nm einen Brechungsindex n von etwa 1,589 auf. Der Absorptionskoeffizient k beträgt 0,000 für die Wellenlänge von 670 nm.

Die Einfügung der zweiten Schicht L2 verbessert den optischen Kontrast des Aufzeichnungsmediums für eine Wellenlänge von 405 nm beträchtlich, ohne den optischen Kontrast für die Wellenlänge von 670 nm negativ zu beeinflussen. Dies ist in 5 und 6 dargestellt.

5 zeigt den Einfluss der zweiten Schicht (Korrekturschicht) auf den optischen Kontrast und den Reflexionsindex des Aufzeichnungsmediums. Die Werte wurden für die DVD-Wellenlänge von 670 nm ermittelt. Der optische Kontrast von 0,99 (oder 99 Prozent) wird für Schichtdicken im Bereich von 0 bis 150 nm nicht beeinträchtigt. Der Reflexionsindex von 0,256 bleibt ebenfalls unbeeinflusst.

6 zeigt den optischen Kontrast und den Reflexionsgrad des Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung für Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 405 nm. Der optische Kontrast weist bei dieser Wellenlänge ein Maximum auf, wenn für die Dicke der Korrekturschicht ein Wert von 66 nm gewählt wird. Der Reflexionsgrad weist ein Maximum bei einer Schichtdicke von ungefähr 95 nm auf. Der aufgezeichnete Wert des optischen Kontrasts beträgt 0,692 (oder 69,2 Prozent). Dies ist eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem optischen Kontrast von 22,3 Prozent, der für das Aufzeichnungsmedium ohne die Korrekturschicht ermittelt wurde. Der Reflexionsindex beträgt 0,06 (oder 6 Prozent) für eine Dicke der Korrekturschicht von 66 nm. Dies liegt innerhalb des Reflexionsbereiches, der durch den Standard für BD-Discs spezifiziert wird.

• Contrast = Kontrast
• correction layer thickness [nm] = Dicke der Korrekturschicht [nm]
• I1-layer thickness [nm] = Dicke der Schicht L1 [nm]
• optical contrast = optischer Kontrast
• Reflection = Reflexion
• wavelength [nm] = Wellenlänge [nm]