提供顯示其退化狀態的可見指示的光碟的製作方法

2023-11-30 14:59:31

專利名稱：提供顯示其退化狀態的可見指示的光碟的製作方法
技術領域：
本發明涉及光碟，尤其涉及提供光碟的退化狀態的可見指示的光碟 和方法。
背景技術：
如今，光碟技術被廣泛作為數據存儲介質使用。利用光碟作為數據
存儲介質的一個主要缺點是光碟的使用壽命是不確定的。
存在三種基本類型的光碟，即CD、 DVD和BD(藍光)盤，每種類 型又包含ROM、 R和RW格式。這些盤類型中的每一種都利用了不同的 數據層材料(例如分別為模製的鋁、銀鏡、有機染料或相變膜)。假設 在使用過程中對盤的物理處理是正確的，那麼導致盤退化、並最終導致 盤的"壽命終止"的主要原因就是這些材料的劣化 。
在使用CD和DVD時，用戶在早期不會注意到退化，因為通過內建 在系統中的錯誤檢測和校正能力可以校正一定數量的錯誤。只有當錯誤 校正編碼不能完全地校正錯誤時，用戶才會注意到出現問題。
一種用於確定盤的壽命終止的方法是根據錯誤校正發生之前在盤 上的錯誤的數量來確定盤的壽命終止。盤出現故障的機會隨錯誤的數量 增大而增大，但是對於在盤中肯定地將造成性能問題(輕微或嚴重的) 的錯誤數量進行限定，則是不可能的，因為這取決於錯誤校正之後遺留 的錯誤的數量，還取決於其在數據中的分布。當盤上的錯誤數量(在錯 誤校正之前)增大到一定程度時，盤出現故障的機會(即使很小)會被 認為是不能接受的，並且因此表明了該盤的壽命終止。
ROM盤的壽命由盤的鋁層暴露於氧氣的程度來確定。氧氣(包括汙 染物)通過溼氣進入，並可以移動穿過聚碳酸酯層或硬漆層(CD標籤側 面和邊緣)。氧氣或溼氣透過標籤中的劃痕、裂縫或層離的區域更為容 易。氧氣也可能是在製造過程中留在盤內的。
如果將盤放在非常潮溼的環境中，那麼溼氣和氧氣最終會到達鋁， 致使其損失反射率。這是因為正常擦亮的鋁(與銀相似)會變為鈍化的 氧化物，反射率下降很多。高溼度和升高的溫度的結合將會加快氧化速度。
因此，ROM盤的平均壽命取決於其長時間暴露的環境條件。通常， 最好將ROM盤保存在乾燥、低溫的環境中。
對於不能由CD或DVD驅動器擦除的"一次性寫入"盤(R盤)，正常 情況下鏡面由銀構成。銀在暴露於二氧化硫的條件下易受腐蝕，二氧化 硫是空氣汙染物，其能夠以與氧氣相同的方式隨溼氣透過盤。同樣地， 當銀暴露於氧氣或溼氣時也會腐蝕。
R盤將基於染料的層(有機染料)用於記錄數據。在R盤的數據層中 使用的有機染料隨著時間自然地但緩慢地退化。高溫和高溼度將加速該 過程。長期暴露於紫外光能夠使染料性質退化，最終使數據不能讀出。 由日光或很接近加熱光源而引起的、在盤中積累的熱也將加速染料退 化。
製造商聲稱CD-R和DVD-R盤在記錄之前具有5至10年的儲藏壽命， 但是在CD-R、 DVD-R或DVD+R包裝上沒有指示出過期日，也沒有公布 試驗報告來證實這些聲明。
關於諸如RW和RAM盤的可重寫盤，對於長期或歸檔使用一般不考 慮這些，並且對於這種類型的介質^f艮少進行平均壽命試驗。可重寫盤將 相變金屬合金膜用於記錄數據，並且將鋁或銀用於反射層。合金膜不像 R盤中使用的染料 一 樣穩定，因為該材料在正常情況下以較快的速度退 化。在RW盤中，也容易發現反射的銀或鋁層的退化。
在老化過程中，相變膜主要受熱的影響，但是也受紫外光(UV) 的影響。高溫和紫外光的組合可以進一步加速老化過程。
在相變金屬合金膜層上的數據可以被有限次地(對於RW盤大約是 IOOO次，對於RAM盤大約是100000次)擦除和重寫。但是，該重寫的確 影響了盤的平均壽命。換句話說，在第一次記錄之後歸檔的RW或RAM 盤應當比經歷過幾個擦除-記錄循環的那些盤具有更長的平均壽命。在只 有正常的退化速率的情況下，RW和RAM盤的平均壽命將短於R盤的平 均壽命。增加多次重寫，平均壽命甚至會更短。
盤製造商有時明確說明光碟的預期使用壽命。然而問題是，盤的使 用壽命非常難以預測並且取決於許多外在因素，如盤的操作以及環境條
件。並且，目前沒有預測盤的使用壽命的標準方法。
製造商通過利用加速老化方法來對盤進行試驗，所述加速老化方法在相對較短的一段時間內具有受控的極限溫度和溼度影響。按照同樣的 方法，測試暴露於紫外光的光碟。但是，未必總是清楚製造商怎樣解釋 其測量結果以便確定盤的壽命終止。只有少數(如果有的話)關於這些 盤的平均壽命報告被獨立的實驗室公布。對於光碟來說，期望值在5至 100年之間變化。這種未知的使用壽命降低了用戶對將光碟用作存儲介 質的信心。
JP 60-239927公開了一種已知的系統，該系統通過監控反射光的信 號電平來確定盤在重放過程中的退化，因此能夠向用戶提供警告，即應 當將數據轉移到新盤上。但是，這種系統具有如下缺點，即報警系統依 賴於實際從該盤讀取數據的裝置，這會在該盤突然停止工作的情況下導 致數據丟失。
JP 03-119533公開了另一種已知的系統，其中在盤的周邊附近放置 指示器，並且其中染料隨時間而褪色。但是，這種系統具有如下缺點， 即不能提供關於盤上特定區域的退化狀態的指示。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於向用戶提供光碟的退化狀態的指 示的光碟和方法，其不具有上面提及的缺點。
根據本發明的第一方面，提供了一種光碟，其包括用於存儲數據的 數據層。該光碟還包括指示裝置，該指示裝置配置為與光碟的退化狀態 相關地改變可見外觀。該指示裝置設置為至少部分地覆蓋該數據層，並 且配置為使其不妨礙光碟的正常操作。
根據本發明的另一方面，提供了一種用於存儲數據的光碟。該光碟 包括指示裝置，該指示裝置配置為與該光碟的退化狀態相關地改變可見 外觀。該指示裝置包括一種化合物，該化合物對被識別為造成該光碟的 退化的相同環境參數起反應。
本發明具有如下優點，即根據該盤在環境參數前的實際暴露來提供 與該盤的退化狀態有關的可見指示。該指示裝置的布置除了能夠確定光 盤的更 一 般的狀態之外，也能夠確定該盤特定區域的退化狀態。
根據本發明的另一個方面，提供了一種指示出光碟的退化狀態的方 法，該光碟包括用於存儲數據的數據層。該方法包括提供指示裝置的步 驟，該指示裝置配置為與該光碟的退化狀態相關地改變可見外觀。該方法還包括設置該指示裝置使其至少部分地覆蓋該數據層的步驟。該指示 裝置還配置為使其不妨礙該光碟的正常操作。


為了更好地理解本發明並且更清楚地示出可以怎樣實現本發明，現
在僅以舉例的方式參考下面的附圖來進行說明，在附圖中 圖l示出了常規的光碟； 圖2示出 了根據本發明第一實施例的光碟； 圖3示出了光碟根據本發明怎樣改變可見外觀； 圖4示出了根據本發明的光碟的第二實施例； 圖5示出了根據本發明的光碟的第三實施例； 圖6示出了根據本發明的光碟的第四實施例； 圖7示出了供本發明中使用的指示器的例子； 圖8示出了怎樣利用本發明來確定光碟中的瑕瘋。
具體實施例方式
圖1示出了在常規光碟1中的多個層的截面，所述常規光碟例如 DVD。該光碟包括標籤層3;聚碳酸酯層5;鋁/銀層7;染料和數據 層9;粘結層ll;第二聚碳酸酯層13。這些層中每一層的功能和目的對 於本領域技術人員是顯而易見的，因此本申請中沒有進一步詳細地加以描述。
根據本發明，光碟配有指示裝置，其用於向用戶指示出該光碟的退
化狀態。
例如，該指示裝置可以是指示層，其配置為當該指示層合併到光碟 中時改變顏色，由此提供該盤正在退化或老化以及建議將數據轉移到另 一個存儲介質上的指示。
圖2示出了根據本發明一個實施例的光碟。如同圖l一樣，光碟1 (例如DVD)包括標籤層3;聚碳酸酯層5;鋁/銀層7;染料和數據 層9;粘結層ll;第二聚碳酸酯層13。但是，依照本發明，光碟1還包 括指示層15形式的指示裝置。指示層15向用戶提供關於該光碟的退化 狀態的指示。
將指示層15設置為使至少一部分指示層15與數據層9所在的區域重合。換句話說，將指示層15設置為與數據層9在同一個區域中，或 者與該數據層9重疊。優選的是，該指示層15與數據層9所在的整個 區域重合。應當理解，將指示層15配置為使該指示層15的著色不會妨 石尋為t於悽丈4居層9的正常的悽史4居讀取和/或寫入。
這具有如下優點，即指示層15的可見外觀除了更概括地提供有關 該盤的總體狀態的 一般指示之外，還提供了該盤在其特定區域中的退化 狀態的精確指示。
將指示層15配置為使其在醞釀時間(incubation time )之後變色， 該醞釀時間取決於許多環境參數中之一，所述環境參數諸如氧氣擴散、 溼度或溫度，或其任意組合。由於盤的退化也在^f艮大程度上取決於氧氣 擴散、溼度和溫度，因此本發明使該盤的著色與該盤的退化有關成為可 能。
換句話說，在光碟中提供的指示裝置具有響應於造成該光碟退化的 相同因素而改變物理外觀的性質。
儘管在圖2 (和其他附圖)中描述的本發明的描述涉及響應於環境 條件而改變指示裝置15的顏色，但是應當理解，也可以使得某一其他 形式的視覺特性發生改變。例如，可以將指示裝置15配置為當指示器 隨時間變化時提供另一種視覺效果，如"起泡外觀"或"有裂縫的外觀"， 由此向用戶提供應當將數據轉移到新盤上的指示。
此外，應當注意，術語"變色，，首先包括從"透明"狀態變為特定顏色、 從一種顏色變為另 一種顏色或者從一種顏色的明暗程度變為同 一種顏 色的另一種明暗程度。
圖3示出了盤的顏色怎樣隨時間而改變，由此提供光碟退化狀態的 指示。在時刻T=o，指示層15是透明的，由此指示出該盤處於良好的狀 態。在時刻T-Tp顏色已經稍有變化，由此指示出該盤正變得稍有退 化。在時刻丁=丁2，顏色已經明顯改變，由此指示出數據應當儘可能快地 轉移到新盤上。以這種方式，將指示層15配置為使其提供光碟相對於 其預期壽命終止而正在退化的程度的指示。
也可以將該指示層"調整"為對紫外光敏感，這是盤退化的另 一個公 知的來源。例如，通過增加或減少在指示層中的著色劑能夠調整指示層 15的醞釀時間。例如， 一旦該盤變藍，用戶就知道是對盤上的數據估夂備 份的時候了。即使該盤改變了顏色，在該盤上的數據也仍然是可訪問的。指示層的優點在於，與來自製造商的指示相比，用戶精確地知道該盤什 麼時候在退化，所述來自製造商的指示不包括例如溼度和溫度的地區差 異，或者暴露於紫外光的量。
應當理解，可以將指示層15放在光碟的疊層中的任意位置。例如，
圖4示出了將指示層15和標籤層3夾在中間的聚碳酸酯層5。圖5示出 了聚碳酸酯層5，之後是指示層15,之後是標籤層3。
圖6示出了 DVD-ROM,其中提供指示層15作為混合到粘結劑11 中的活性染料，這使該過程非常簡單。對於BD來說，這也是可能的， 但是光學要求更加嚴格。當然，該活性染料在醞釀時間之前是透明的。 也可以將該活性染料混合到聚碳酸酯基底5、 13中(對於DVD),或者 在聚碳酸酯基底內部或者覆蓋片內部(對於BD)。
具有指示層15的概念可以應用於所有光碟格式，包括但不限於CD、 DVD、 HDDVD和BD (-ROM、 -R和-RW)。如/人上面可以看到的，關 於將該指示層放在疊層中的哪個位置有眾多選項。但是，可以將這些選 項分成兩個主要的類別1 )將該指示器放在反射鏡之後，以及2)將該 指示器放在該反射鏡前面。當將該指示層放在該反射鏡前面時，可以將 該指示層結合到粘結劑中，這使得該過程的成本非常經濟。
本領域技術人員將理解，可以將各種活性染料和光致褪色劑用作指 示裝置。
例如，指示層15中的指示裝置可以包括含有無色亞甲基藍的染料， 這是在基於氧化還原的滴定中的公知指示劑。因此，著色機理根據將無 色亞曱基藍(透明)氧化成亞甲基藍(藍色)。換句話說，將這種染料 用作指示層15將導致該活性染料當被氧化時從透明的變為藍色。
圖7示出了無色亞曱基藍(透明的)到亞甲基藍(藍色)的可逆的 氧化還原過程。
優選的是，可以將指示層15配置為可以對其進行調整。例如，活性 染料也可以包含2-乙基己酸錫(n) (Sn(II)2-ethyl hexonoate),這使得調 整著色機理成為可能。按照這種方式，可以通過另一種氧化反應來控制 顏色變換，所述另 一種氧化反應涉及將2-乙基己酸錫(11)轉換成2-乙基己 酸錫(IV)。與亞甲基藍氧化還原對相反，後者的轉換不是一個平衡反應。 2-乙基己酸錫(II)的氧化電勢比無色亞曱基藍的氧化電勢低得多。因此， 在有氧化劑(來自環境的氧氣、H20等)的情況下，所有的Sn(II)鹽都將首先被氧化並形成Sn(IV)。
當所有的Sn(II)被耗盡時，無色亞曱基藍的氧化和著色將會開始。 2-乙基己酸錫(II)在染料層中的濃度將確定該盤開始變藍之前的醞釀時 間。該時間可以由活性染料中2-乙基己酸錫(II)的含量來控制。因此，在 染料層中添加或減去2-乙基己酸錫(II)的含量將會分別增加或減少該盤 開始變藍之前的醞釀時間。
控制在該盤開始變藍之前的醞釀時間的另 一 種方法是例如用氧氣 擴散隔離物覆蓋該染料，所述氧氣擴散隔離物諸如氮化矽(Si3N4)或聚 合物。有許多可能的材料能夠用作擴散隔離物。氧氣通過該擴散隔離物 的擴散由下面的等式來控制
formula see original document page 10
因此，添加氧氣擴散隔離物增加了用於使盤著色的醞釀時間。如能 夠從等式(1)看出的，以這種方式能夠顯著延長該醞釀時間。
控制在該盤開始變藍之前的醞釀的另一種方法是調整該光碟中的 聚碳酸酯基底或覆蓋片的透氧性。聚碳酸酯基底的透氧性確定了通過它 的氧氣擴散。
在使盤著色開始之前的醞釀時間與無色亞甲基藍(透明的)氧化成 亞曱基藍(藍色)有關。因此，本發明具有如下優點，即通過著色機理 能夠檢測到聚碳酸酯基底的劃痕。這是因為氧氣和溼氣能夠更容易地透 過導致盤故障的劃痕、裂縫和層離區域。劃痕、裂縫和層離導致盤的更 快速的選擇性著色。
參考圖8，在盤是新盤的時刻T=T0，該盤完全是透明的，因為其沒 有老化或退化，並且沒有劃痕。但是，在時刻T-T!,可以看到該盤的某 些部分已經開始退化，並且由於劃痕或裂縫導致一些部分比其他部分退 化得更嚴重。在時刻丁=丁2,可以看到該盤大體上如何退化，而且由於對 盤的損壞，某些部分(例如81、 83、 85)已經比其他部分(如部分89) 退化得更嚴重。還可以看到劃痕81比劃痕87的時間更久。
根據上面所述應當理解，本發明提供了 一種向用戶提供有關盤的退 化狀態的指示的便利方法，所述退化狀態包括該盤的某些部分已經經歷 的任何損壞。上面確定的所提議的指示裝置，即無色亞甲基藍，是一種有用的候 選物，因為其跟蹤由氧氣或水進行的氧化。氧化對於盤的性能來說是有 嚴重的風險的，因為其將使鏡面層劣化，已經發現這是在氣候試驗中的 主要的使用壽命問題之一。但是，這不是造成退化的唯一原因。該指示 器也應當能夠監控溫度和紫外曝光引起的盤性能的降低。在曝光時變色 的紫外敏感有機化合物對於本領域技術人員是已知的。溫度指示器也是 公知的，但是對於本申請來說，優選測量某一累加值(熱暴露在時間上 的積分)的監控器。在比如50。C開始分解成帶顏色的碎片的有機分子可 以用於這一目的。
在上述實施例中，應當注意，"盤的退化狀態"是用來傳送盤的相對 於其預期壽命終止的退化狀態。換句話說，在該光碟中提供的指示裝置 具有響應於造成該光碟退化的相同因素並以與該光碟的預期使用壽命 相同的速度來改變物理外觀的性質。
應當理解，該指示裝置或指示層能夠以眾多其他構形而放在該光碟 中，同時仍然包含在隨附的權利要求的範圍內。
應當注意，上述實施例圖解說明了而非限制了本發明，本領域技術 人員在不背離隨附的權利要求的範圍的情況下能夠設計出許多可替換 的實施例。詞"包括"不排除還存在與權利要求中所列元件或步驟不同的 元件或步驟。
權利要求
1.一種用於存儲數據的光碟，該光碟包括用於存儲數據的數據層；指示裝置，其配置為與光碟退化狀態相關地改變可見外觀；其中該指示裝置設置為至少部分地覆蓋該數據層，並且配置為使其不妨礙光碟的正常操作。
2. 如權利要求1中所述的光碟，其中該指示裝置包括化合物，該化 合物對造成該光碟退化的相同環境參數起反應。
3. 如權利要求1或2中所述的光碟，其中該指示裝置配置為根據光 盤的退化而變色。
4. 如前面任一項權利要求中所述的光碟，其中該指示裝置包括含有 無色亞甲基藍的染料。
5. 如前面任一項權利要求中所述的光碟，進一步包括用於在該指示 裝置開始改變可見外觀之前延遲時間的裝置。
6. 如權利要求5中所述的光碟，其中用於在該指示裝置開始改變可 見外觀之前延遲時間的裝置包括培養劑。
7. 如權利要求6中所述的光碟，其中該培養劑包括2-乙基己酸錫(11)。
8. 如權利要求5中所述的光碟，其中用於在該指示裝置開始改變可 見外觀之前延遲時間的裝置包括擴散隔離物，其用於延遲環境參數到達 該指示裝置。
9. 如權利要求8中所述的光碟，其中該擴散隔離物包括氮化矽 (Si3N4)或聚合物隔離物。
10. 如權利要求5中所述的光碟，其中用於在該指示裝置開始改變 可見外觀之前延遲時間的裝置包括用於調整光碟的聚碳酸酯基底或覆 蓋片的透氧性的裝置，用以延遲環境參數到達該指示裝置。
11. 如前面任一項權利要求中所述的光碟，其中該指示裝置被設置 為光碟中的指示層。
12. 如權利要求10中所述的光碟，其中該指示層位於該數據層的反 射側。
13. 如權利要求10中所述的光碟，其中該指示層位於該數據層的非反射側。
14. 如前面任一項權利要求中所述的光碟，其中該指示裝置被設置 在光碟的聚碳酸酯基底層中、粘結層中或覆蓋片中。
15. 如前面任一項權利要求中所述的光碟，其中將該指示裝置配置 為根據其暴露於任一項環境參數而改變可見外觀，所述環境參數包括氧 擴散、溼度、溫度和紫外光或其任意組合。
16. —種用於存儲數據的光碟，該光碟包括指示裝置，其配置為與該光碟的退化狀態相關地改變可見外觀； 其中該指示裝置包括一種化合物，該化合物對造成該光碟退化的相 同環境參數起反應。
17. —種指示出光碟的退化狀態的方法，該光碟包括用於存儲數據 的數據層，該方法包括以下步驟提供指示裝置，該指示裝置配置為與該光碟的退化狀態相關地改變 可見外觀；以及設置該指示裝置，使其至少部分地覆蓋該數據層，並且將該指示裝 置配置為使其不妨礙該光碟的正常操作。
全文摘要
一種光碟包括指示裝置，其用於向用戶指示出該光碟的退化狀態。例如，該指示裝置可以是指示層，其配置為當其合併到光碟中時改變顏色，從而提供該盤正在退化或老化的指示以及建議將數據轉移到另一個存儲介質的指示。根據一個實施例，光碟1例如DVD包括標籤層3；聚碳酸酯層5；鋁/銀層7；染料和數據層9；粘結層11；第二聚碳酸酯層13。此外，光碟1包括指示層15形式的指示裝置。指示層15向用戶提供關於該光碟的退化狀態的指示。該指示層15設置為使至少一部分指示層15與數據層9所在的區域重合，並且配置為使該指示層15不會妨礙對於數據層9的正常數據讀取和/或寫入。
文檔編號G11B7/24GK101317220SQ200680044481
公開日2008年12月3日 申請日期2006年11月22日 優先權日2005年11月28日
發明者A·E·T·凱帕, D·帕斯奎裡洛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司