CN104011797A - 具有透明背面涂层的光学介质 - Google Patents

Abstract

一种诸如光带的光学介质，包括衬底、衬底一侧上的预格式化层以及背面涂层。背面涂层是光学透明的并且导电。衬底和预格式化层当中的一个在背面涂层与衬底和预格式化层当中的另一个之间。

Description

具有透明背面涂层的光学介质

技术领域

本发明涉及用于光带的背面涂层并且涉及用于产生具有背面涂层的光带的方法和系统。

背景技术

光带是用于数据存储的介质。光带可以包括薄背面涂层，以改善缠绕性质并防止静电荷。典型的背面涂层是由(i)导电并且(ii)强紫外线(UV)辐射吸收或反射的材料形成的。

卷到卷纳米压印光刻系统用于利用诸如平台和沟槽及摆动模式的纳米结构特征的压印来构图或预格式化光带。预格式化操作包括利用UV辐射固化光带的光聚合材料。因此，UV辐射吸收或反射的背面涂层可会导致卷到卷过程吞吐量的相当大的减小。

发明内容

本发明的实施例针对诸如光带的光学介质，这种光带具有光学透明并且导电的背面涂层。根据本发明实施例的背面涂层至少在紫外线(UV)辐射范围内是光学透明的并且因此与UV辐射吸收或反射的典型背面涂层不同。因为根据本发明实施例的背面涂层是UV透明并且导电的，所以可以在不牺牲卷到卷压印过程吞吐量的情况下获得期望的缠绕性质和静电荷去除特性。

根据本发明实施例的、用于诸如光带的光学介质的背面涂层可以由光学透明并且导电的氧化物形成，包括氧化铟锡(ITO)、氟化物掺杂的氧化锡(FTO)以及掺杂的氧化锌。作为替代或者附加地，根据本发明实施例的、用于诸如光带的光学介质的背面涂层可以由光学透明并且导电的材料形成，包括导电聚合物、具有纳米碳管的膜、石墨烯，及金属网格结构，以及其它有机膜和其它金属网格膜。这种氧化物和材料可以用作根据本发明实施例的光带的背面涂层，以便让背面涂层能够获得UV透明并且导电的性质。

本发明的一个目标包括诸如光带的光学介质，该光学介质具有至少在UV辐射范围内透明并且导电的背面涂层。

本发明的另一个目标包括用于产生诸如光带的光学介质的方法及系统，其中光学介质具有至少在UV辐射范围内透明并且导电的背面涂层。

在执行以上目标和其它目标当中一个或多个时，本发明的实施例提供具有衬底、衬底一侧上的预格式化层以及背面涂层的光学介质。背面涂层是光学透明的并且导电。衬底和预格式化层当中的一个在背面涂层与衬底和预格式化层当中的另一个之间。

在一个实施例中，背面涂层至少在紫外线范围内是光学透明的。背面涂层可以包括光学透明并且导电的氧化物，诸如氧化铟锡(ITO)、氟化物掺杂的氧化锡(FTO)以及掺杂的氧化锌。背面涂层可以包括导电聚合物、具有纳米碳管的膜、石墨烯和金属网格结构当中的至少一种。在一个实施例中，背面涂层在衬底的相对侧上并且记录层可以在预格式化层上。在另一个实施例中，背面涂层在衬底同一侧上与预格式化层分开放置。在这种实施例中，记录层可以在背面涂层上并且在背面涂层和预格式化层之间。

另外，在执行以上目标和其它目标当中的一个或多个时，本发明的实施例提供用于生成诸如光带的光学介质的方法。该方法包括在衬底的一侧上淀积光学透明并且导电的背面涂层。该方法还包括在衬底的相对侧上淀积聚合物层。该方法还包括利用具有突起的鼓用凸印纹凸印(emboss)聚合物层并且在从鼓除去聚合物层之前硬化该聚合物层的凸印表面。

而且，在执行以上目标和其它目标当中一个或多个时，本发明提供用于生成诸如光带的光学介质的系统。该系统包括背面涂覆阶段、凸印单体涂覆阶段、凸印组件以及固化组件。背面涂覆阶段配置为在衬底的一侧上淀积光学透明并且导电的背面涂层。凸印单体涂覆阶段配置为在衬底的相对侧上淀积聚合物层。凸印组件具有配置为用凸印纹凸印聚合物层的带突起的鼓。固化组件具有配置为在从鼓除去聚合物层之前利用紫外线辐射照射该聚合物层的凸印表面的光照源。

附图说明

图1根据本发明实施例说明了光带的截面图；

图2说明了用于产生光带的光带生成系统的框图；

图3A说明了卷到卷系统的凸印/固化阶段的侧视图，其中凸印/固化阶段凸印或预格式化光带中的信息承载结构；

图3B说明了刚好在进入卷到卷系统的凸印/固化阶段之前光带的横截面视图；

图3C说明了刚好在离开卷到卷系统的凸印/固化阶段之后光带的横截面视图；

图4A说明了根据本发明实施例、具有第一表面入射(空气-入射)WORM介质层成分的光带的截面框图视图；

图4B说明了根据本发明实施例、具有第一表面入射(空气-入射)可重写介质层成分的光带的截面框图视图；

图4C说明了根据本发明实施例、具有第二入射(衬底-入射)WORM介质层成分的光带的截面框图视图；及

图4D说明了根据本发明实施例、具有第二入射(衬底-入射)可重写介质层成分的光带的截面框图视图。

具体实施例

本发明的具体实施例在本文中公开；但是，应当理解，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种备选形式体现。附图不一定是按比例的；有些特征可以夸大或者最小化，以便示出特定组件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应当解释为限制，而仅仅是作为教给本领域技术人员以各种不同方式使用本发明的代表性基础。

现在参考图1，示出了根据本发明实施例的光带10的截面图。光带10包括彼此堆叠的多个层或膜。这些层包括覆盖层(overcoat)12、记录层14、聚合物层16、衬底(即，载体层或基膜)18，以及背面涂层20。

覆盖层12保护光带10的其余下层不受物理损坏。覆盖层12可以包括抗反射性质(例如，低折射率)，以防止来自光头的激光从光带10中的层的不期望反射并且允许激光更有效地穿过覆盖层12。覆盖层12可以通过溅射来施加。

记录层14使得用户数据可以从光带10读取或者把用户数据写到光带10。记录层14属于响应于暴露给从光头发射的激光或其它辐射而改变一个或多个物理性质的一类材料。这些材料包括相变和染料-聚合物介质。例如，记录层14包括多个层或膜，包括介电层，然后是相变层，然后是另一个介电层，然后是反射层。相变层对激光辐射敏感，由此相变层在遭受到激光的足够热量时从非晶相变成结晶相。一旦改变，材料的成分就阻止其再变回非晶相状态。反射层由金属材料制成，诸如银、铝或锑，并且反射通过相变层的激光。反射层还衰减来自上面的光，并反射来自下面的光，由此衰减并阻止来自上面和下面的光通过并与激光混合，这种混合有可能在额定的反射的激光中引入噪声。

聚合物层16是要利用诸如凹陷、平台、沟槽、摇摆模式等信息承载结构凸印或预格式化的。这种结构是结合到聚合物层16的表面中的物理特征。当这些特征被光头读取时，定位和跟踪、错误校正、聚焦和其它信息可以通过表面特征提供或增强。表面特征在制造时结合到光带10中并且这个过程一般被称为物理预格式化。如以下更详细地描述的，聚合物层16可以通过鼓凸印和紫外线(UV)固化装置由单体流体形成，其中聚合物层16利用信息承载结构(例如，平台和沟槽特征)凸印并且同时固化。在固化的同时，聚合物层16从液态单体转变成固态聚合物并且可以永久性地附着到衬底18。聚合物层16通过粘贴涂层(tie coat)/粘合助催化剂17附着到衬底18。

衬底18位于聚合物16的下面并且提供机械支撑。衬底18可以由用作数据存储光学介质产品的高性能热塑聚酯膜产生，诸如聚萘二甲酸(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者具有类似机械、热和吸湿性质的类似材料。

背面涂层20附着到衬底18与聚合物层16相对的背面。背面涂层20通过另一粘贴涂层/粘合助催化剂19附着到衬底18。背面涂层20是导电的并且由此最小化静电荷的累积。背面涂层20可以具有带纹理的表面，从而充当导管来释放在带子系统操作过程中生成的任何残存空气。背面涂层20可以包括单个或多个层，用于提供摩擦和/或表面控制、导热性，以及静电的耗散。

此外，如以上所指出的，背面涂层20至少在紫外线(UV)辐射范围内是光学透明的。背面涂层20由光学透明并且导电的材料形成，诸如像氧化铟锡(ITO)、氟化物掺杂的氧化锡(FTO)以及掺杂的氧化锌、导电聚合物、具有纳米碳管的有机膜、石墨烯，以及金属网格结构。总而言之，背面涂层20是UV透明的并且导电。

现在参考图2，示出了根据本发明实施例用于产生光带10的光带生成系统30的框图。系统30包括卷到卷纳米压印光刻过程(图2中的阶段40和42)，用于生成诸如光带10的预格式化光带。系统30包括多个阶段和用于移动光带10通过不同阶段的带运输机制32。带运输机制32包括供带盘34和收带盘36。系统30的阶段在盘34和36之间。供带盘34展开并以其初始形式分发光带10。在初始形式，光带10仅仅包括衬底18。收带盘36在光带10被系统30的阶段处理之后以其最终形式缠绕并包装光带10。在其最终形式，光带10包括覆盖层12、记录层14、聚合物层16、衬底18和背面涂层20。

从供带盘34开始依次到收带盘36的系统30的阶段包括背面涂覆阶段38、凸印单体涂覆阶段40、具有凸印组件44和固化组件46的凸印/固化阶段42、另一个化学涂覆/溅射阶段48、张力传感器阶段50，以及带纵切器阶段52。背面涂覆阶段38在光带10以初始形式从供带盘34分发时把背面涂层20涂覆到光带10的衬底18的背面上。凸印单体涂覆阶段40把聚合物层16涂覆到衬底18与背面涂层20相对的另一侧上。更特别地，凸印单体涂覆阶段40把单体分发到衬底18与背面涂层20相对的另一侧上并且这个单体变成聚合物层16。在这个时候，光带10包括处于未处理形式(即，单体)的聚合物层16、衬底18和背面涂层20(见图3B)。然后，光带10被引入凸印/固化阶段42。凸印/固化阶段42利用信息承载结构压印(即，凸印)聚合物层16并且固化凸印的聚合物层16。在这个时候，光带10包括处于其凸印或预格式化形式的聚合物层16、衬底18和背面涂层20(见图3C)。接下来，另一个涂覆/溅射阶段48把记录层14涂覆到预格式化聚合物层16上，然后把覆盖层12涂覆到记录层14上。因此，在这个时候，光带10包括覆盖层12、记录层14、预格式化聚合物层16、衬底18和背面涂层20(见图1)。张力传感器阶段50感测光带10的张力。张力传感器阶段50和带运输系统32通信，以提供关于光带10的张力的信息。带纵切器阶段52切割光带10。

现在参考图3A，同时继续参考图2，示出了卷到卷系统30的凸印/固化阶段42的侧视图。如以上所指出的，凸印/固化阶段42在光带10的聚合物16中凸印或预格式化信息承载结构。光带10从卷到卷系统30的凸印单体涂覆阶段40被引入凸印/固化阶段42。在被引入凸印/固化阶段42中时，光带10包括处于完全未凸印形式(即，作为单体)的聚合物层16、衬底18和背面涂层20。图3B说明了刚好在进入凸印/固化阶段42之前光带10的横截面视图。

凸印组件44包括鼓54。鼓54安装成关于旋转轴56旋转。鼓54具有外部圆周表面58，该外部圆周表面58具有突起的预定模式，用于当光带10在鼓54上滚过时在聚合物层16的表面中凸印光学可读凸印纹的预格式化模式。光带10进入凸印/固化阶段42，使得聚合物层16面对鼓54。当光带10进入凸印/固化阶段42时，承压辊(backing roll)把光带10压到鼓54上，使得聚合物层16被直接压到与鼓54的外表面58啮合。光带10在鼓54旋转的时候随着鼓54旋转，并且鼓的外表面58的突起在聚合物层16中产生信息承载结构。

在聚合物层16与鼓的外表面58啮合的同时，固化组件46把UV辐射或光照应用到光带10。固化组件46在鼓54的外面。由此，UV辐射依次指向背面涂层20、衬底18和聚合物层16并且朝着鼓54。UV辐射被应用，以便在从鼓54除去光带10之前利用其中的凸印纹凝固(即，固化)聚合物层16。具有现在已被图案化的聚合物层16的光带10与鼓的外表面58的分离是通过上游承压辊来辅助的。然后，光带10离开凸印/固化阶段42并且前进到涂覆/溅射阶段48，以便接收记录层14和覆盖层12。在离开凸印/固化阶段42时，光带10包括预格式化的聚合物层16、衬底18以及背面涂层20。图3C说明了刚好在离开凸印/固化阶段42之后光带10的横截面视图。

如所描述的，背面涂层20至少在UV辐射范围内是光学透明的。由此，在凸印/固化阶段42中光带10的基膜堆叠(聚合物层16、衬底18和背面涂层20)在UV固化波长中是透明的。因此，固化组件46可以放在鼓54的外面，以便朝逆着鼓54被压的光带10指引UV辐射，使得聚合物层16与鼓的外表面58直接啮合。由于UV辐射从固化组件46指向鼓54，因此鼓54优选地由诸如镍(Ni)的金属制成。

如所描述的，根据本发明实施例的光学介质，诸如光带10，包括多个层，包括至少在UV范围内光学透明并且导电的背面涂层20。光带10是从“第一表面”(激光辐射入射到带的特征包含表面)被读取的。但是，光带10仅仅是具有背面涂层20的预格式化光带的一个例子。根据本发明实施例的预格式化光带的其它层的数量、成分、厚度等可以变化，以便以一次写入模式(及，在用户数据写入之后不能更改)或可擦除模式(即，用户可以擦除并重用带)操作。在“第二表面”记录的情况下(即，在遇到记录层之前读/写通过衬底)，层的成分相应地调整。

现在参考图4A、4B、4C和4D，同时继续参考图1，示出了根据其它实施例的不同光带的截面框图。特别地，图4A说明了具有第一表面入射(空气-入射)WORM介质层成分的光带60的截面框图视图。图4B说明了具有第一表面入射(空气-入射)可重写介质层成分的光带62的截面框图视图。图4C说明了具有第二入射(衬底-入射)WORM介质层成分的光带64的截面框图视图。图4D说明了具有第二入射(衬底-入射)可重写介质层成分的光带66的截面框图视图。

每个光带60、62、64和66都包括背面涂层20。另外，每个光带60、62、64和66一般包括与光带10相同的层。例如，每个光带60、62、64和66都包括覆盖层12、预格式化或凸印的聚合物层16，及衬底18。每个光带60、62、64和66还分别包括记录层14a、14b、14c和14d。

每个光带60、62、64和66还包括顶涂层(topcoat)68。顶涂层68是通过溅射过程涂的无机或有机的抗划痕膜并且为光带的其它层提供保护层。顶涂层68可以包括抗反射性质(例如低折射率)，以防止激光从光带内的电线的不期望反射。

如图4A、4B、4C和4D中所示出的，光带层的布置在光带60、62、64和66之间有所不同。另外，每个光带60、62、64和66具有各自的记录层14a、14b、14c和14d，这些记录层具有与光带10的记录层14不同的层成分和布置并且一般彼此不同。不变的是每个光带60、62、64和66都具有如上所述的背面涂层20。

虽然示例性实施例已经在上面进行了描述，但是这些实施例不是要描述本发明的所有可能形式。相反，说明书中所使用的措辞是描述性而不是限制性的措辞，并且应当理解，在不背离本发明主旨和范围的情况下，可以进行各种变化。此外，各种实现实施例的特征可以组合，以形成本发明的更多实施例。

Claims (20)

1.一种光学介质，包括：

衬底；

衬底一侧上的预格式化层；及

背面涂层，其中该背面涂层是光学透明的并且导电；

其中衬底和预格式化层当中的一个在背面涂层与衬底和预格式化层当中的另一个之间。

2.如权利要求1所述的光学介质，其中：

背面涂层至少在紫外线范围内是光学透明的。

3.如权利要求1所述的光学介质，其中：

背面涂层包括光学透明且导电的氧化物。

4.如权利要求3所述的光学介质，其中：

氧化物包括氧化铟锡(ITO)、氟化物掺杂的氧化锡(FTO)以及掺杂的氧化锌当中至少一种。

5.如权利要求1所述的光学介质，其中：

背面涂层包括金属化膜。

6.如权利要求1所述的光学介质，其中：

背面涂层是在衬底的相对侧上。

7.如权利要求6所述的光学介质，还包括：

在预格式化层上的记录层。

8.如权利要求1所述的光学介质，其中：

背面涂层在衬底的同一侧上与预格式化层隔开放置。

9.如权利要求8所述的光学介质，还包括：

记录层，其中记录层在背面涂层上并且在背面涂层和预格式化层之间。

10.如权利要求1所述的光学介质，其中：

光学介质是光带。

11.一种用于生成光学介质的方法，该方法包括：

在衬底的一侧上淀积背面涂层，其中背面涂层是光学透明的并且导电；

在衬底的相对侧上淀积聚合物层；

利用具有突起的鼓用凸印纹凸印聚合物层；及

在把聚合物层从鼓除去之前硬化聚合物层的凸印表面。

12.如权利要求11所述的方法，其中：

背面涂层至少在紫外线范围内是光学透明的。

13.如权利要求11所述的方法，其中：

聚合物层的凸印表面是通过从放在鼓外面的源朝着鼓应用紫外线光照来硬化的，其中紫外线光照最初撞击背面涂层，然后是衬底，再然后是聚合物层。

14.如权利要求11所述的方法，还包括：

在聚合物层从鼓除去之后在聚合物层的凸印表面上淀积记录层。

15.如权利要求11所述的方法，其中：

背面涂层包括氧化铟锡(ITO)、氟化物掺杂的氧化锡(FTO)以及掺杂的氧化锌当中至少一种。

16.一种用于生成光学介质的系统，该系统包括：

背面涂层阶段，配置为在衬底的一侧上淀积背面涂层，其中背面涂层是光学透明的并且导电；

凸印单体涂覆阶段，配置为在衬底的相对侧上淀积聚合物层；

凸印组件，具有带突起的鼓，配置为用凸印纹凸印聚合物层；及

固化组件，具有光照源，配置为在把聚合物层从鼓除去之前利用紫外线辐射照射聚合物层的凸印表面。

17.如权利要求16所述的系统，其中：

背面涂层至少在紫外线范围内是光学透明的。

18.如权利要求16所述的系统，其中：

光照源放在鼓的外面，使得紫外线光照最初撞击背面涂层，然后是衬底，再然后是聚合物层。

19.如权利要求16所述的系统，还包括：

记录层涂覆阶段，配置为在聚合物层从鼓除去之后在聚合物层的凸印表面上淀积记录层。

20.如权利要求16所述的系统，其中：

背面涂层包括氧化铟锡(ITO)、氟化物掺杂的氧化锡(FTO)以及掺杂的氧化锌当中至少一种。