CN103460290B - 光学信息记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学信息记录介质（10），包括：多个记录层（14）；以及分别设置在该多个记录层（14）之间的中间层（15）。在所述光学信息记录介质（10）中，折射率彼此不同的第一中间层（15A）和第二中间层（15B）以彼此交替的方式布置，并在第一中间层（15A）和第二中间层（15B）之间设置有一层所述记录层（14）；满足((n3‑n1)/(n3+n1))2≤0.001，其中n1为所述记录层（14）的折射率，n3为所述第二中间层（15B）的折射率；并且发射记录光束RB时，所述记录层（14）会吸收该记录光束并产生热量，使得该记录层（14）和与该记录层邻接的第一中间层（15A）之间的界面（反射界面18A）发生变形，由此记录信息（记录点M）。

Description

光学信息记录介质
技术领域
本发明涉及包括多个记录层的光学信息记录介质。
背景技术
近年来，为了在光学信息记录介质的多个层中记录信息，研究了这样的方法：利用诸如双光子吸收之类的多光子吸收反应使光学信息记录介质中所含的记录材料发生光学变化(参见(例如)专利文献1)。对于利用多光子吸收反应的光学信息记录介质，与广泛使用的利用单一记录层的常规光学信息记录介质类似，考虑到读取信息时在记录层的上下界面处反射的反射光发生相互干涉(这被称作干涉效果)，以使得记录部分处的反射率与非记录部分处的反射率之间的差值(即，在记录层的上下界面处反射并且相互干涉，然后返回到光学拾波器的光束的比率的差值)较大的方式，确定记录材料在记录区域处的折射率变化和记录层的厚度。在专利文献1所公开的信息记录介质中，也考虑了膜厚度与反射率之间的关系(如该文献中图3所示)，[0062]段建议记录层的厚度优选为约λ/4n(其中λ为读取光束的波长，n为记录层的折射率)，或厚度更薄，为约5nm至50nm。
专利文献2公开了未利用以上文献所利用的干涉效果的另一光学信息记录介质。根据该已知的光学信息记录介质，在记录层下方设置了荧光发光层，该荧光发光层所发出的光穿过记录层而被检测到，由此读取信息。
引用列表
专利文献1：日本专利文献No.4290650
专利文献2：日本特开No.2001-325745
发明内容
技术问题
然而，如果同专利文献1一样，在读取信息时利用记录层的两个界面处所反射的反射光的干涉效果，则生产出的记录层必须具有所设计的精确的膜厚度，从而获得优异的调制度。这要求膜厚度的精度，因此导致光学信息记录介质制造成本的增加。
另外，如果同专利文献2一样，将发出的荧光视为基础光(base light)，并且由用于检测基础光返回多少的光检测器所接收的光的变化而得到调制，由于所发出的荧光很弱，因此难以获得可接受的再生输出。
鉴于以上情况，本发明旨在提供一种光学信息记录介质，该光学信息记录介质提供优异的再生输出，而不要求记录层具有高精度的膜厚度。
解决问题的手段
为了解决前述问题，本发明提供了一种光学信息记录介质，包括：多个记录层；以及分别设置在该记录层之间的中间层，其中，具有不同折射率的第一中间层和第二中间层交替布置并在第一中间层和第二中间层之间插有一层记录层，其中，满足((n3-n1)/(n3+n1))2≤0.001，其中n1表示所述记录层的折射率，n3表示所述第二中间层的折射率；并且其中，当记录层被记录光束照射并由于吸收该记录光束而产生热量时，则该记录层和与该记录层邻接的第一中间层之间的界面会发生变形，从而记录信息。
利用这种构造，由于记录层和与该记录层邻接的第一中间层之间的界面发生变形从而记录信息，因此能利用在该界面处的反射率的调制来读取信息。此外，由于满足条件((n3-n1)/(n3+n1))2≤0.001，即，记录层的折射率n1和第二中间层的折射率n3基本相同，因此在记录层和第二中间层之间的界面(在本说明书中，下文称作“非反射界面”)处基本不会发生光的反射。因此，可制造记录层而不需要考虑在记录层的上下两个界面处被反射的反射光束的干涉，并且也不需要制造薄且高精度的膜。此外，由于第一中间层和第二中间层交替布置，因此与记录层具有基本相同的折射率的第二中间层能够通过简单的制造工艺而被布置于与记录层的一侧邻接的位置。与将一对第一中间层和第二中间层插入两个记录层之间，使得第二中间层与该记录层的一侧相邻接的构造相比，这是有利的，因为只需要较少量的中间层就能将第二中间层布置于与记录层的一侧邻接的位置。
此外，由于在记录层和第二中间层之间的界面处不会发生反射，因此能够在没有干扰的情况下检测到在记录层和第一中间层之间的界面处(在本说明书中，以下称作“反射界面”)反射的读取光束，从而能够获得优异的再生输出。另外，由于在记录层和第二中间层的界面处不会发生反射，因此能够整体上减少光学信息记录介质中所含的反射面的数目，使得从记录/读取光束的照射侧看，记录/读取光束(即，用于记录或读出信息的光束；在本说明书中，记录/读取光束包括记录光束、读出光束和由读出光束的照射而得到的读取光束)能够到达更深的层并由此返回。由于能够增加多层结构的记录层的数目，因此这是有利的。
在前述的光学信息记录介质中，优选满足0.001<((n2-n1)/(n2+n1))2≤0.04。
如果记录层的折射率n1和第一中间层的折射率n2满足上述条件，那么在确保了读取信息所需要的反射光的强度的同时，由于适度的反射率而能够有利地增加多层结构的记录层的数目。
在前述的光学信息记录介质中，优选的是第一中间层和第二中间层具有相同的厚度。
如果第一中间层和第二中间层具有相同的厚度，那么能够通过类似的层成形工艺而形成第一中间层和第二中间层，并且也易于进行光学信息记录介质的制造。另外，能够容易地制造具有非恒定间距的反射界面。也就是说，由于这样布置反射界面，使得相当于第一中间层厚度的间距(距离)和相当于第一中间层厚度加上两个记录层厚度的间距(距离)交替出现，因此在厚度方向上反射界面之间的距离交替变化。因此在多个反射界面处发生反射的多个反射光束不容易互相干涉，由此能够获得优异的再生输出。
在前述的光学信息记录介质中，第二中间层的厚度可以等于或大于第一中间层的厚度，并且可以满足n2<n3。
利用这种构造，由于第二中间层的光学距离(在厚度方向上)大于第一中间层的光学距离，因此反射界面之间的间距变化变得更大，而且在多个反射界面处发生反射的多个反射光束不容易互相干涉，由此能够获得优异的再生输出。
在前述的光学信息记录介质中，记录层可包括聚合物粘合剂以及分散于该聚合物粘合剂中的染料。此外，所述染料可包含多光子吸收化合物。因为只是在光学信息记录介质的厚度方向的一部分上进行吸收，所以只在特定的记录层上记录信息，所以使用多光子吸收化合物有利于增加记录层的数目。
在使用上述的聚合物粘合剂的情况下，记录层的厚度可为50nm以上。如果记录层的厚度为50nm以上，即比含有聚合物粘合剂和染料的常规光学信息记录介质厚，那么记录层和与记录层相邻接的中间层之间的界面能够向中间层突出，从而形成中央为凸出形状的凸部。
优选的是，记录层和第一中间层、第二中间层是通过共挤出而形成的。通过使用共挤出，能够以低成本制造由多个层组成的光学信息记录介质。
通过结合附图的详细说明，本发明的其它方面和有益效果将变得显而易见。
附图简要说明
图1为多层光学信息记录介质的截面图。
图2为示出在记录信息时形成的记录点的图。
图3为说明读取信息时的图。
图4包括图(a)至(c)，说明了在常规的光学信息记录介质中形成凹部的过程。
图5为说明在读取信息时在邻接的反射界面处反射的反射光束的干涉的图。
图6为示出适合读取信息的光学系统的图示。
图7为显示试验结果的表格。
图8为通过原子力显微镜得到的记录点的图像。
图9为通过光学显微镜得到的记录点的图像。
图10为显示每个记录点的高度与调制度之间的关系的图表。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明的一个示例性实施方案。
如图1所示，光学信息记录介质10包括基板11、伺服信号层12、多个记录层14、多个中间层15(第一中间层15A和第二中间层15B)和覆盖层16。在该实施方案中，记录层14与第一中间层15A之间的界面为反射界面18A，记录层14与第二中间层15B之间的界面为非反射界面18B。
<基板>
基板11是支撑记录层14及其他层的支撑部件。作为例子，基板11为由聚碳酸酯制成的圆板。对于基板11的材料和厚度没有特别的限制。
<伺服信号层>
伺服信号层12由具有粘性或粘接性的树脂材料制成，并且被构造为使记录层14和中间层15保持在基板11上。预先将伺服信号记录在伺服信号层12中接近基板11的表面上；伺服信号被记录为不规则模式，或利用折射率的变化来进行记录。此处，伺服信号为预设信号，在记录和读取信息时，其用以辅助记录和读出装置将伺服信号层12识别为焦点基准面。为了聚焦于预定的记录层14，通过考虑与基准面间的距离以及界面的数目从而进行聚焦控制。另外，为了在记录并读取信息时能够利用激光束精确地照射以圆周方式布置的记录点轨迹，优选的是，预先设置用于跟踪的伺服信号或用于跟踪的槽。需要注意的是，伺服信号层12的有无是可任选的。
<记录层>
记录层14是由其上能够进行信息的光学记录的感光材料制成的；在该实施方案中，记录层14含有聚合物粘合剂以及分散在该聚合物粘合剂中的染料。当用记录光束照射记录层14时，染料吸收记录光束并产生热。聚合物粘合剂在所产生的热的作用下而发生变形，使得反射界面18A发生变形并向第一中间层15A突出而形成凸部，由此在记录层14中记录信息。更具体而言，如将在后面所描述的，这样形成各凸部，使得凸部的中心部分具有从记录层14向第一中间层15A突出的形状，并且所述凸部被从第一中间层15A向记录层14凹陷的凹部包围。
为此，每个记录层14均比含有聚合物粘合剂和染料的常规记录层更厚，并且记录层14的厚度在50nm至5μm的范围内，优选在100nm至3μm的范围内，更优选在200nm至2μm的范围内。如果厚度小于50nm，如同后述的常规记录层的变形那样，记录层14与中间层15之间的界面(在该实施方案中，相当于反射界面18A或非反射界面18B)发生变形，使得当记录层14被视为基准时，在所述界面中会形成凹陷形状。相反，如果厚度不小于50nm，则所述界面发生变形，使得在记录部分的中央形成凸部。虽然记录层14的厚度没有上限，但优选其厚度不大于5μm，以便尽可能多地增加记录层14的数量。在该实施方案中，被用作例子的记录层14的厚度为1μm。
在该实施方案中，例如，所设置的记录层14的数量是大约2层-100层。为了增加光学信息记录介质10的存储容量，优选大量的记录层14，例如10个或以上的记录层14。此外，可这样设置记录层14，使其折射率在记录前后可以改变。然而，为了保持非反射界面18B在记录前后是非反射的，优选折射率不变。
优选，每一层记录层14对记录光束的吸收率(单光子吸收率)为5％以下。此外，更优选的是，该吸收率为2％以下，进一步更优选的是，所述吸收率为1％以下。这是因为，例如，如果达到最远侧的记录层14的记录光束的强度必须为照射的记录光束强度的50％以上，那么为了获得30层记录层，则需要每一层记录层的吸收率为2％以下，而为了获得50层记录层，则需要每一层记录层的吸收率为1％以下。如果吸收率较高，则记录层过热，从而在反射界面18A中形成凸部的可能性较小。
记录层14可通过任何常规方法形成；例如，将染料材料和聚合物粘合剂溶解于溶剂中，随后用所得液体进行旋涂，从而形成记录层14。溶剂的例子可以包括二氯甲烷、氯仿、甲基乙基酮(MEK)、丙酮、甲基异丁基酮(MIBK)、甲苯和己烷。
用于记录层14的聚合物粘合剂的具体例子可包括聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸苄酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙烯酸环己酯、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯醇(PVA)。
用于记录层14的记录光束吸收染料的例子可以包括常规被用作热变形性热模式记录材料的染料。例如，酞菁类化合物、偶氮化合物、偶氮金属络合物和次甲基染料(例如菁类化合物、类菁(oxonol)类化合物、苯乙烯基染料和份菁染料)可用作记录光束吸收染料。另外，在具有多层记录层的记录介质在记录和读出过程中，为了将对相邻记录层的不利影响降至最低，优选将多光子吸收染料用作记录光束吸收染料。作为多光子吸收染料的例子，优选在读出光束的波长处没有线性吸收带的双光子吸收化合物。
可使用任何已知的双光子吸收化合物，只要该双光子吸收化合物在读出光束的波长处没有线性吸收带即可；例如，可使用具有如下通式(1)所示结构的化合物。
[化学式1]
通式(1)
在通式(1)中，X和Y各自可以表示Hammett对位取代基常数(σp值)为0或以上的取代基，X和Y可彼此相同或不同；n表示1至4的整数；R表示取代基，并且多个R可彼此相同或不同；m表示0至4的整数。
在通式(1)中，X和Y各自表示哈米特方程(Hammett equation)中的σp值取正值的基团，即，所谓的吸电子基团，优选为(例如)三氟甲基、杂环基、卤原子、氰基、硝基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、氨磺酰基、氨基甲酰基、酰基、酰氧基、烷氧羰基等，更优选为三氟甲基、氰基、酰基、酰氧基和烷氧羰基，并且最优选为氰基和苯甲酰基。在这些取代基中，为了各种目的(包括赋予在溶剂中的溶解性)，可以使烷基磺酰基、芳基磺酰基、氨磺酰基、氨基甲酰基、酰基、酰氧基和烷氧羰基进一步含有取代基。这些取代基的例子包括烷基、烷氧基、烷氧基烷基、芳氧基等。
n表示1以上且4以下的整数，优选为2或3，最优选为2。如果n为5以上，则认为n变得越大，那么出现在长波侧的线性吸收越多，从而使得利用波长带小于700nm的记录光束无法完成非共振双光子吸收记录。
R表示取代基。对于该取代基没有特别的限制，作为具体例子，可以列举烷基、烷氧基、烷氧基烷基和芳氧基。m表示0以上4以下的整数。
对于具有通式(1)所示结构的化合物没有特别的限制，例如可使用由以下化学结构式D-1至D-21所表示的化合物。
[化学式2]
<中间层>
中间层15被设置在记录层14之间。换言之，中间层15(第一中间层15A或第二中间层15B)和记录层14交替布置。为了防止多个记录层14之间的串扰(即，来自于一个记录层14的信号与来自于邻接的记录层14的另一个信号混合的现象)，设置中间层15，以在邻接的记录层14之间形成预定量的空间。为此，中间层15(第一中间层15A或第二中间层15B)的厚度为3μm以上。作为例子，本实施方案中的中间层15的厚度为10μm。即，在本实施方案中，第一中间层15A和第二中间层15B的厚度相同。
在两个相邻的记录层14之间设置第一中间层15A和第二中间层15B中的一者。此外，将第一中间层15A和第二中间层15B交替布置，并在它们之间插入一层记录层14。换言之，如图1所示，从覆盖层16侧开始，依次设置第一中间层15A、记录层14、第二中间层15B和记录层14，并将该层组反复布置。当然，这个顺序可以变为从第二中间层15B开始的另一个顺序；即，从覆盖层16侧开始，依次设置第二中间层15B、记录层14、第一中间层15A和记录层14，并将这层组反复布置。
第一中间层15A和第二中间层15B由这样的材料制成：该材料对于记录和读取信息时的激光束照射不发生反应。另外，为了使记录光束、读出光束和读取光束的损失最小化，优选第一中间层15A和第二中间层15B由对记录光束、读出光束和读取光束透明的树脂制成。此处，术语“透明”表示通过考虑第一中间层15A的吸收率和第二中间层15B的吸收率而确定的吸收率为1％以下。
需要注意的是，每个第一中间层15A和第二中间层15B都具有基本均一的折射率分布。
第一中间层15A和第二中间层15B的折射率不同。第二中间层15B的折射率基本与记录层14的折射率相同。更具体而言，记录层14和第二中间层15B具有相当的折射率，以满足((n3-n1)/(n3+n1))2≤0.001，其中，n1表示记录层14的折射率，n3表示第二中间层的折射率，即，非反射界面18B的反射率不超过0.001(0.1％)。
为了防止在记录层14和第二中间层15B之间的界面处的反射，优选记录层14和第二中间层15B的折射率尽可能地接近。更具体而言，记录层14和第二中间层15B的折射率之间的差值优选为0.05以下，更加优选为0.03以下，进一步优选为0.01以下，并且最优选为0。
相反，第一中间层15A的折射率与记录层14的折射率不同，以满足下列关系：
0.001<((n2-n1)/(n2+n1))2≤0.04
其中，n2表示第一中间层15A的折射率。
如果反射率大于0.001，则在反射界面18A处反射的读出光束OB的量大，从而在读出信息时获得高的信噪比。如果在反射界面18A处的反射率小于0.04，则在反射界面18A处反射的读出光束OB的量被限定至适当小的程度，使得在记录和读取信息时记录/读取光束可以在没有大量衰减的情况下到达更深的记录层14。这使得有可能通过设置大量的记录层14来实现光学信息记录介质10的高存储容量。
作为例子，记录层14的折射率n1和第二中间层15B的折射率n3均为1.55，第一中间层15A的折射率n2为1.45。在这种情况下，((n3-n1)/(n3+n1))2为0，并且((n2-n1)/(n2+n1))2为0.0011。因此，满足前述的不等式。
在这种实施方案中，第一中间层15A比记录层14软。更具体而言，例如，第一中间层15A的玻璃化转变温度低于记录层14的玻璃化转变温度。作为可供选择的例子，记录层14和第一中间层15A可以分别为固体层和粘着层。这些构造可以通过适当选择用作记录层14的材料的聚合物粘合剂(树脂)和用作第一中间层15A的材料的树脂而得到。
按照第一中间层15A比记录层14软的构造，当记录层14被记录光束RB加热并膨胀时，第一中间层15A易于变形，并有助于反射界面18A的变形。
为了使记录层14的折射率n1与第二中间层15B的折射率n3之间的差值更小，并且优选为0，可以调整记录层14的材料的组成和第二中间层15B的材料的组成。更具体而言，由于记录层14的材料含有要混合在聚合物粘合剂中的双光子吸收化合物等染料，因此可选择性地调整染料或聚合物粘合剂以使其具有适当的折射率并且改变组成比，从而可以任选地调节记录层14的折射率n1。即使聚合物粘合剂具有相似的基本组分，但是聚合物粘合剂的折射率也可根据聚合度而发生变化。因此，也可以通过使用不同聚合度的聚合物粘合剂或通过调节聚合物粘合剂的聚合度来调节记录层14的折射率n1。另外，可以通过混合多种聚合物粘合剂来调节记录层14的折射率n1。还可以添加折射率匹配材料(无机微粒等)来调节记录层14的折射率n1。
为了调节第二中间层15B的折射率n3，可以调节可用作第二中间层15B的材料的诸如树脂等聚合物材料的聚合度。或者，可以任选地添加可用作中间层15的材料、或者可以添加折射率匹配材料(无机微粒等)来调节第二中间层15B的折射率n3。
在这种实施方案中，第二中间层15B的硬度可以等于或高于记录层14的硬度。更具体而言，可以形成第二中间层15B，使得其玻璃化转变温度等于或高于记录层14的玻璃化转变温度。通过适当选择可用作记录层14的材料的树脂和可用作第二中间层15B的材料的树脂，可以实现这种构造。
前述的记录层14、第一中间层15A和第二中间层15B可通过常规已知的共挤出工艺来形成。由于可通过共挤出而一次形成多个层，因此能够有效并低成本地制造光学信息记录介质10。
<覆盖层>
设置覆盖层16以保护记录层14和中间层15(第一中间层15A和第二中间层15B)。覆盖层16由允许记录/读取光束透过覆盖层16的材料制成。覆盖层16具有从数十微米至数毫米的适当厚度。
<记录和读出信息>
对在上述光学信息记录介质10上记录和读取信息的方法予以说明。
为了在所期望的记录层14中记录信息，如图1所示，用输出是根据待记录的信息调制过的激光束(记录光束RB)照射记录层14。如果记录层14含有多光子吸收化合物作为记录染料，则优选用于该记录的激光束可以为峰值功率可以增大的脉冲激光束。虽然记录光束RB的焦点位置不限于特定的位置，但优选的是，记录光束RB聚焦于反射界面18A或其附近。优选将焦点位置调节到反射界面18A上，然后稍微偏向记录层14。
当用记录光束RB照射记录层14时，受记录光束照射的区域的形状发生改变，使得其中心部分具有从记录层14向第一中间层15A凸出的形状，从而形成记录点M。更具体而言，如图2所示，记录点M包括位于中心部分的凸部M1、以及围绕凸部M1并向记录层14凹陷的环形凹部M2。从反射界面18A(发生变形之前的反射界面18A)至凹部M2的最深部分的凹部M2的距离(深度)小于从反射界面18A(发生变形之前的反射界面18A)到凸部M1的顶点的凸部M1的距离(高度)。换言之，请注意记录层14，可以说记录点M整体上具有大致凸出形状。虽然具有中心凸出形状的记录点M的形成原理不明，我们与常规已知记录方法中的凹部形成原理(其中，在记录光束照射区域的中心部分形成凹陷状，该原理也基于设想)加以对比，并做了如下假设。
首先阐述常规记录方法。根据J.Appl.Phys 62，1123(1987)“Thermal expansionand flow model for pit formation in laser marking of polymeric film opticaldisks(聚合物膜光盘的激光标记中的热膨胀及凹坑形成的流动模型)”，当用记录光束RB照射记录材料时，记录材料的温度升高并且记录材料(记录层14)如图4(a)所示发生膨胀(斜线部分显示加热区域)。如图4(b)所示，膨胀部分由于表面张力而流出。然后，如图4(c)所示，膨胀的记录材料随着记录材料温度的降低而收缩，结果导致溢出记录光束照射区域之外的流出部分由于记录材料保持高于基准面(即，记录层14的上表面)的位置而形成凸部，而记录光束照射区域的中心部分因为记录材料流出而形成低于基准面的凹部。
相反，根据该实施方案中的光学信息记录介质10，记录层14在记录光束RB的照射下而发生热膨胀，使得与常规的记录方法一样，如图4(a)所示记录层14凸出。然而，因为在该实施方案中记录层14较厚，记录层14的表面附近的记录层14粘度不像常规记录方法中记录层14的粘度那样低，因此没有发生如图4(b)所示的记录材料的流出。因此，推测当膨胀部分随着记录材料温度的降低而收缩时，记录光照射区域从图4(a)显示的形状变成图2中显示的形状，使得凸部M1留在中心处，而在凸部M1周围形成凹部M2。
如图3所示，当使用连续波激光器，以读出光束OB对上述形成的记录点M进行照射时，由于记录层14的折射率n1与第一中间层15A的折射率n2之间的差异，在反射界面18A的记录点周围部分的反射光与记录点M处的反射光之间产生了光强度差异。从这种调制可以检测记录点M。为了这种光学检测，优选凸部M1距离发生变形之前的界面(反射界面18A)的原始位置的突出范围为约1nm-300nm。
与没有凹部M2而仅包括凸部M1的记录点M相比，在该实施方案中，因为记录点M包括围绕凸部M1的凹部M2，所以推测，当用读出光OB照射记录点M以读出记录点M时，记录点M处的反射光的光强分布会根据距离凸部M1中心的距离而显示出突变。这使得能够以高调制度读出记录点M。
本发明不仅适用于通过使记录层14和与记录层14邻接的第一中间层15A之间的界面向第一中间层15A突出而形成凸部来记录信息，还适用于通过与常规记录方法一样形成凹部来记录信息。此外，如图1所示，在根据本实施例的光学信息记录介质10中记录信息时，非反射界面18B可发生变形。然而，由于在非反射界面18B处不会发生读出光束OB的反射，因此该变形不会影响信息的读出。
如图5所示，这样构造根据该实施方案的光学信息记录介质10，使得反射界面18A的间距不为恒量，并交替出现间距为12μm的部分以及间距为10μm的部分。因此，当用读出信息的读出光束OB照射记录点M时，在被反射截面18A(其中形成有待读取的记录点M)反射的读取光束SB和被与该反射界面18A邻近的多个反射界面18A所反射的反射光束(图5中示出了由位于该反射界面18A之下的两个反射界面18A反射的反射光束)之间可能会发生干涉。然而，由于反射界面18A的间距不是恒量，因此这种干涉较少对读取光束SB产生不利影响，并能够获得优异的再生信号。特别是，由于第二中间层15B的折射率n3大于第一中间层15A的折射率n2，不同的反射界面18A之间的光程差实质上大于12μm和10μm之间的数值差，使得来自于其他反射界面18A处的反射光束对读取信息时的读取光束SB的影响非常小。因此，优选这样构成光学信息记录介质10，使得第二中间层15B的厚度等于或大于第一中间层15A的厚度，并且满足n2<n3。
为了清除记录于记录层14中的信息，将记录层14加热至聚合物粘合剂的玻璃化转变温度附近的温度，优选加热至高于玻璃化转变点的温度，使得聚合物粘合剂的流动性增加，并且由于表面张力使得反射界面18A中的变形消失，从而恢复其初始平面。于是，可以清除记录于记录层14中的信息。因为信息是可清除的，所以可实现记录层14中的再记录(重复记录)。当为此目的加热记录层14时，可以用连续波激光束照射记录层14，并使该激光束聚焦于记录层14。用连续波激光束加热可均匀地清除记录于记录层14内的连续区域中的信息。所使用的连续波激光器可以是用于读取信息的激光器，或者可以使用另一激光器。在这两种情况中，优选的是，所使用的激光器发射的光的波长可被单光子吸收染料吸收。
另外，当将要通过加热记录层14来清除信息时，可将整个光学信息记录介质10加热至高于聚合物粘合剂的玻璃化转变温度的温度，从而能够一次清除记录于所有记录层14中的信息。因此，不论记录层14中所含染料的种类如何，记录于光学信息记录介质10中的所有信息均易于被清除以进行初始化。另外，当丢弃光学信息记录介质10时，也易于清除信息。
当从光学信息记录介质10中读取信息时，可利用零差检测原理来获得更高的再生输出。这将会参照图6来进行说明。
如果利用零差检测(偏振差分检测)，如图6的构造所示(除虚线包围的部分以外)，读出装置50包括：激光器51；PBS(偏振分束器)52，来自于激光器51的光束被PBS分成入射到镜子53的光线和入射到光学信息记录介质10的光线；镜子53，其被配置为用以反射从激光器51发出并从PBS 52穿过的光线；两个四分之一波片54和55，其分别布置于被PBS 52分离的光线的对应通路上；半波片56和PBS 57，其布置为用于接收从光学信息记录介质10返回并穿过PBS 52的光束；以及检测器59A和59B，其配置为用于检测被PBS 57分离的光线。采用这种构造，使得从激光器51发出的光束部分穿过PBS 52，然后被镜子53反射后返回到PBS52。该光束为参考光束。该光束的余下部分被PBS 52反射并到达光学信息记录介质10。从光学信息记录介质10返回的光束在记录点M处被调制，然后作为信号光束返回至PBS 52。当信号光束和参考光束互相干涉穿过半波片56然后进入PBS 57时，它们的一部分可以穿过PBS57并被检测器59A检测，另一部分被检测器59B检测。被检测器59A和检测器59B检测到的信号的差分信号通过下列表达式来表示：
[数学式1]
2 &eta; I s I r cos &Delta;&phi; - - - ( 1 )
其中Is和Ir分别为信号光束的强度和参考光束的强度，Δφ为信号光束和参考光束之间的相差。此处，由于参考光束没有到达光学信息记录介质10，因此在原理上可以将参考光束设为光源的上限范围内的最大强度。因此，即使信号光束到达光学信息记录介质10并且信号光束的强度Is减弱时，也能使用高强度的参考光束(Ir)来进行增强。
在上述表达式(1)中，除非Δφ固定在0附近的值，否则都将减少放大系数。然而，由于Δφ随着光程而变化，如果光学信息记录介质10发生表面偏转等，就很难将Δφ固定在0附近的值。因此，设置了由图6中的虚线包围的附加光学系统60，从而能够使得输出减少一定的程度，从而差分信号不会受到Δφ的影响。这样构成光学系统60，使半分束器61置于PBS 52和半波片56之间，以使被半分束器61分离的光束进入PBS 62。另外还设置了用于检测被PBS 62分离的光束的检测器68A、68B。使用具备该光学系统60的相位差异检测技术，对于由检测器59A和检测器59B检测到的信号的差分信号D1，以及由检测器68A和检测器68B检测到的信号的差分信号D2，进行了由下式所示的数学运算：
[数学式2]
D 1 2 + D 2 2 = &eta; I s I r - - - ( 2 )
arg(D1+iD2)＝Aφ (3)
虽然式(2)的信号的输出为在上述式(1)中的Δφ＝0时所得到值的一半，但是，由于不依赖于Δφ，因此不需要调整光程差就能够得到稳定的再生信号。式(3)表示对应于光程差的再生信号，即，对应于凸部的高度的再生信号。
如果利用了前述的零差检测(偏振差分检测)或相位差异检测，由于可增加再生输出，因此能够从反射强度以及凸部的高度来读取信息，并因而能够增强信噪比。因此，能够预期通过缩小点距而获得更高的记录密度，并通过多值记录来获得高容量的记录。
如上所述，在该实施方案的光学信息记录介质10中，由于通过反射界面18A的变形来记录信息，因此利用该界面处的反射率的调制就能够读取信息。此外，由于记录层14的折射率n1和第二中间层15B的折射率n3基本相同，所以在非反射界面18B处基本不发生光的反射。因此，不需要考虑在记录层14的两个界面处反射的反射光束的干涉，并且也不需要制造薄且高精度的膜，就能够制造记录层14。此外，由于第一中间层15A和第二中间层15B交替布置，因此能够容易地制造光学信息记录介质10，其包括置于记录层14的一侧的反射界面18A，以及置于记录层14的另一侧的非反射界面18B。
此外，由于在记录层14和第二中间层15B之间的界面处不会发生反射，因此能够在没有干扰的情况下检测到反射界面18A所反射的读取光束SB，从而能够获得优异的再生输出。另外，由于在记录层14和第二中间层15B的界面处不会发生反射，因此能够减少反射面的数目，使得从记录/读取光束的照射侧看，记录/读取光束能够到达更深的层。由于能够增加多层结构的记录层14的数目，因此这是有利的。
此外，在该实施方案的光学信息记录介质10中，通过在反射界面18A处形成记录点M来记录信息，每个记录点M都有从记录层14向第一中间层15A突出的凸出形状。在该记录过程中，记录层14不需要高流动性(要为其供给高能量)，这就能高灵敏度地进行记录。
虽然上面已经描述了本发明的一种示例性实施方案，但本发明不限于上述的实施方案，并且在必要时可以做各种改变和修改。
例如，在上述实施方案中，记录层14的厚度为50nm以上。然而，记录层14的厚度可以小于50nm。此外，在上述的实施方案中，例如单光子吸收染料和多光子吸收染料都可以用作染料。然而，可以仅使用单光子吸收染料和多光子(双光子)吸收染料中的一种。
实施例
下面将对以下试验进行说明，这些试验为：用来证实能够通过使记录层和中间层之间的界面向中间层变形以形成凸部而在光学信息记录介质中记录信息的试验；以及测试从光学信息记录介质中清除凸部的试验。如上所述，在本发明中界面朝向中间层变形不是必须的。
1.记录材料
在这些实施例中，使用了含有聚合物粘合剂和分散于该聚合物粘合剂中的染料的记录材料。
(1)聚合物粘合剂
将聚乙酸乙烯酯(得自Across公司；Mw：101600)或聚甲基丙烯酸甲酯(得自SIGMA-ALDRICH公司)用作聚合物粘合剂。
(2)染料
将具有以下C-1结构的酞菁类单光子吸收染料和具有以下C-2结构的双光子吸收染料中的任一种或两种用作染料。
[化学式3]
[化学式4]
2.记录层的形成方法
在搅拌的同时，将染料和聚合物粘合剂溶解于溶剂(稍后说明)中，得到涂布液。通过旋涂将涂布液涂布至玻璃基板上，从而在玻璃基板上形成膜。膜的厚度为1μm。玻璃基板的折射率为1.53。
3.材料的热分析方法
聚合物粘合剂的玻璃化转变温度以及染料的熔点和分解点由以下方法确定。
分析方法：TG-DTA(热重/差热分析仪)测量
装置：TG-DTA6300(来自Seiko Instruments株式会社)
升温速率：10℃/分钟
测温范围：25℃至600℃
测量气氛：氮(N2)气氛
以下温度用作玻璃化转变温度、熔点和分解点(或汽化温度)。
(1)玻璃化转变温度
在没有发生重量减少的聚合物粘合剂的吸热反应中，将峰值温度视为玻璃化转变温度。
(2)熔点
在没有发生重量减少的染料的吸热反应中，通过外推法获得的峰开始时间视为熔点。
(3)分解点(或汽化温度)
将染料的重量减少10％(与分解前的染料相比)时的确定为分解点(或汽化温度)。如果存在多个分解点，则采用最低温度以供比较。
该热分析的结果如下表所示。
[表1]
4.记录和读出信息的试验/评价方法
用峰值功率为10W的记录光束(脉冲激光：波长为522nm，重复频率为3GHz，脉冲宽度为500飞秒，平均功率Pa为5mW至50mW，峰值功率Pp为3W至33W)照射记录层。
相对于记录层，记录光束的焦点位置沿着光轴方向以0.4μm的增幅由0.4μm移动至4μm(即，深度方向上11个点)，对分别包含这11个焦点位置的4处进行测试，即，对总计44个记录位置进行测试。
将记录时间由5μs改变至5ms，从而调节记录条件。对记录12个记录点(即，在各个深度方向上相邻的焦点位置处的3个点乘以4处)所需的记录时间[μs]进行测量，从而获得数据。
利用原子力显微镜(AFM)和光学显微镜，对这些实施例中的一部分进行观察。观察条件如下：
原子力显微镜
装置：Nano Search Microscope OLS-3500(Olympus公司制造)
观察条件：动态模式，扫描范围10μm，扫描速度1Hz，使用高纵横比探针AR 5-NCHR-20(NanoWorld AG制造).
光学显微镜
装置：ECLIPSE LV150(Nikon公司制造)
观察条件：物镜×100，暗场观察
此外，利用功率为0.5mW的405nm连续波激光器(CW激光器)照射记录点，读取反射光的量。
调制度由以下方程定义并基于实验结果计算：
调制度＝{(未照射区域的反射光量)–(照射区域的反射光量)}/(未照射区域的反射光量)
5.实施例和比较例的条件
实施例和比较例的条件如下：
[实施例1]
溶剂 甲基乙基酮(MEK) 7g
染料 C-1化合物 15mg
聚合物粘合剂 聚乙酸乙烯酯(PVAc) 500mg
[实施例2]
实施例2的条件与实施例1的条件相同，不同之处在于，使用了以下化合物作为染料。
染料 C-2化合物 72mg
[实施例3]
实施例3的条件与实施例1的条件相同，不同之处在于，使用了以下两种化合物作为染料。
染料 C-1化合物 15mg
C-2化合物 72mg
[实施例4]
实施例4的条件与实施例2的条件相同，不同之处在于，聚合物粘合剂替换为以下物质：
聚合物粘合剂 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 500mg
[比较例1]
与实施例2不同的是，未使用聚合物粘合剂，而仅使用C-2化合物(双光子吸收染料)来制备记录层。
[比较例2]
比较例2的条件与实施例2的条件相同，不同之处在于，聚合物粘合剂替换为以下物质：
聚合物粘合剂 双酚A聚碳酸酯 500mg
(来自SIGMA-ALDRICH公司；Mw：29000)
6.结果
对于以上实施例和比较例，构造和记录时间如图7所示。
如图7所示，在实施例1至4中，聚合物粘合剂的玻璃化转变温度低于染料的熔点或分解点。在实施例1至4中均形成了记录点。
利用AFM测量实施例2中所记录的记录点形状，测量结果以三维形式显示在图8中。利用光学显微镜观察实施例2中所记录的记录点，观察到的图像显示在图9中。如图8所示，每个记录点均具有位于其中心处的凸部以及围绕该凸部的凹部。此外，如图9所示，在利用光学显微镜的观察中，明确地示出了记录点，这意味着可以成功进行记录点的光学读出。
在上述实施例2中，记录试验是在未设置中间层的情况下进行的，然而，通过在记录层上涂布粘着剂以形成中间层，从而进行了类似的记录试验。然后除去该中间层，并利用原子力显微镜进行观察；在此观察中，也同样观察到了均具有类似如上实施例2中所观察到的突出形状。所用的中间层(粘着剂)的玻璃化转变温度为-53℃。
此外，通过测量多个记录点距离记录层上表面的高度，以进行多个记录点的测量，该高度被确定为发生变形之前的高度，每个记录点的高度和调制度之间的关系以分布形式示出图10中。图10表明，记录点的高度越高，调制度越高。为了确保调制度为0.1，优选记录点中凸部的高度为10nm以上，而为了确保调制度为0.2，优选凸部的高度为25nm以上。如图9中所示，由光学显微镜观察到的记录点图像是通过随着焦点位置由上到下的位置变动而移动焦点位置从而得到的。记录点高度的变化源自于焦点位置的这种移动。从图9清楚地看出，记录层中焦点聚焦越精确的位置，记录点处凸部的高度越高，并且得到的调制度越高。相反，在焦点偏离记录层越远的记录点处，凸部的高度越低，并且得到的调制度越低。换言之，可以通过调节焦点位置来调节记录点中凸部的高度(调制度)。
现在参考实施例1-实施例3，其中将聚乙酸乙烯酯用作聚合物粘合剂。当仅将双光子吸收染料(C-2)用作染料时(实施例2)，需要90微秒来形成记录点。当仅将单光子吸收染料(C-1)用作染料时(实施例1)，需要15微秒来形成记录点。此外，当将单光子吸收染料(C-1)和双光子吸收染料(C-2)这两者用作染料时，需要5微秒来形成记录点。即，当同时使用单光子吸收染料和双光子吸收染料两者时，观察到了高灵敏度的记录。
在实施例4中，使用了具有更高玻璃化转变温度的聚合物粘合剂，与实施例1-实施例3相比，其需要更长的时间来形成记录点。然而，仍然可以在仅450微秒内完成记录。
在比较例1中，在没有聚合物粘合剂并且具有1.8％的较小吸收率的条件下，未形成记录点。
在比较例2中，在聚合物粘合剂的玻璃化转变温度高于染料的熔点并且记录光束的峰值功率为10W的条件下，未形成记录点。
上述结果表明，这些实施例的光学信息记录介质能以高灵敏度进行记录。根据题为“The static recording and read out of the twenty-recording layerscontaining organic dye materials(含有有机染料材料的二十层记录层的静态记录和读取)”(Yuki Suzuki等人；ISOM’09Technical Digest，P.202(发表编号：Tu-PP-09))的研究论文，其目的是通过使用单光子吸收染料(该染料将通过激光束的照射而分解)，即使是当记录层的吸收率较低时也在记录层中实现记录，制造了具有20个记录层的记录介质，使得每一记录层对记录光束的吸收率等于或小于16％，并且使用2.8mw、405nm的激光二极管进行记录。在这种情况下，通过8ms-400ms的照射时间完成在第一记录层中的记录。即使将以上实施例与此论文进行比较，也表明在本发明的光学信息记录介质中进行了高灵敏度的记录。
[清除记录]
用烘箱在80℃下对在实施例1-实施例3中形成的具有记录点的光学信息记录介质(即，含有聚乙酸乙烯酯作为聚合物粘合剂的介质)加热1小时。用烘箱在120℃下对在实施例4中形成的具有记录点的光学信息记录介质(即，含有聚甲基丙烯酸甲酯作为聚合物粘合剂的介质)加热1小时。在所有这些光学信息记录介质中，记录点均消失了，这表示记录是可清除的。

Claims (9)

1.一种光学信息记录介质，包括：
多个记录层；以及
分别设置在该记录层之间的中间层，
其中，具有不同折射率的第一中间层和第二中间层交替布置，并且在所述第一中间层和所述第二中间层之间插有一层所述记录层，
其中，满足((n3-n1)/(n3+n1))2≤0.001，
其中n1表示所述记录层的折射率，n3表示所述第二中间层的折射率；并且
其中，当所述记录层被记录光束照射并由于吸收所述记录光束而产生热量时，所述记录层和与所述记录层邻接的所述第一中间层之间的界面会发生变形，从而记录信息，并且
其中，所述第一中间层和所述第二中间层具有相同的厚度。
2.一种光学信息记录介质，包括：
多个记录层；以及
分别设置在该记录层之间的中间层，
其中，具有不同折射率的第一中间层和第二中间层交替布置，并且在所述第一中间层和所述第二中间层之间插有一层所述记录层，
其中，满足((n3-n1)/(n3+n1))2≤0.001，
其中n1表示所述记录层的折射率，n3表示所述第二中间层的折射率；并且
其中，当所述记录层被记录光束照射并由于吸收所述记录光束而产生热量时，所述记录层和与所述记录层邻接的所述第一中间层之间的界面会发生变形，从而记录信息，
其中，所述第二中间层的厚度等于或大于所述第一中间层的厚度，并且其中，满足n2<n3，
其中，n2表示所述第一中间层的折射率。
3.一种光学信息记录介质，包括：
多个记录层；以及
分别设置在该记录层之间的中间层，
其中，具有不同折射率的第一中间层和第二中间层交替布置，并且在所述第一中间层和所述第二中间层之间插有一层所述记录层，
其中，满足((n3-n1)/(n3+n1))2≤0.001，
其中n1表示所述记录层的折射率，n3表示所述第二中间层的折射率；并且
其中，当所述记录层被记录光束照射并由于吸收所述记录光束而产生热量时，所述记录层和与所述记录层邻接的所述第一中间层之间的界面会发生变形，从而记录信息，并且
其中，所述记录层和所述第一中间层、所述第二中间层是通过共挤出而形成的。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的光学信息记录介质，其中，满足0.001<((n2-n1)/(n2+n1))2≤0.04，
其中，n2表示所述第一中间层的折射率。
5.根据权利要求2或3所述的光学信息记录介质，其中，所述第一中间层和所述第二中间层具有相同的厚度。
6.根据权利要求3所述的光学信息记录介质，其中，所述第二中间层的厚度等于或大于所述第一中间层的厚度，并且其中，满足n2<n3，
其中，n2表示所述第一中间层的折射率。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的光学信息记录介质，其中，所述记录层包括聚合物粘合剂以及分散于该聚合物粘合剂中的染料。
8.根据权利要求7所述的光学信息记录介质，其中，所述染料包含多光子吸收化合物。
9.根据权利要求7所述的光学信息记录介质，其中，所述记录层的厚度为50nm以上。
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