CN1305055C

CN1305055C - 有机光子高密度只读型光盘及其制作工艺

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Publication number: CN1305055C
Application number: CNB2004100460317A
Authority: CN
Inventors: 张复实; 徐凤英; 赵福群; 周新红; 刘学东; 牛丽红
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: CN1585010A

Abstract

本发明公开了属于光信息存储技术及器件的制备技术领域的一种有机光子高密度只读型光盘(OP-ROM)及其制作工艺。以有机分子为存储介质通过曝光发生的化学反应产生色态转变来实现母片上信息一次全录入到光盘的存储过程。制作过程包括将包含有活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂的存储材料溶液旋涂到光盘片基上制成空白光盘，再将母片覆盖在空白光盘上，然后进行曝光将信息录入到空白光盘上成为最终光盘。这样制作的光盘不仅仅可以提高信息存储密度和稳定性以及信息读取的灵敏度，而且能够与现行的光盘读取系统兼容。

Description

有机光子高密度只读型光盘及其制作工艺

技术领域

本发明属于光信息存储技术及器件的制备技术领域，特别涉及一种有机光子高密度只读型光盘及其制作工艺。

背景技术

自70年代Philips公司推出激光视盘系统LD以来，光盘存储技术和光盘产业取得了巨大发展。但是，目前市场流通的能与计算机匹配的光盘仅有只读型CD-ROM、DVD-ROM系列，可录型CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW系列。虽然近几年可录型光盘得到了迅速发展，但市场上大量流通的光盘仍然是预存了信息的只读型CD-ROM、DVD-ROM系列。

现行的CD、DVD只读型光盘采用机械的模具注塑法实现信息的记录。在模具注塑法存储信息过程中，需要利用复杂的工艺制作母盘、父盘，并且随着使用次数的增多，父盘会遭到破坏，这样便会影响信息存储的精确度和灵敏度。而且，机械的模具注塑法由于机械加工坑道密度难以提高，限制了信息记录密度的进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提出一种有机光子高密度只读型光盘(OP-ROM)及其制作工艺，其特征在于：所述有机光子高密度只读型光盘是在空白片基4的上面从下至上依次为以有机分子为存储材料的记录层3、反射层2和保护层1。

所述记录层的存储材料是在曝光前后的光物理性质(如颜色)有明显变化的有机分子，包括四个组分：活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂。

所述活性剂是在光的作用下产生自由基的有机卤化物和硫卤化物：碘仿、四溴化碳、三溴甲基苯基砜、三溴乙酸、三溴苯乙酮、4-苯氧基-β，β-二氯代苯乙酮、氯溴二甲基亚砜或五溴二甲基亚砜。

所述呈色剂是能够发生反应产生颜色变化的化合物：二苯胺、N-甲基二苯胺、邻苯二胺、对苯二胺、吲哚、苯乙烯染料色基、菁染料色基或三芳甲烷染料色基、能够通过自由基光聚合的N-乙烯基化合物：N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基二苯胺、N-乙烯基苯基-1-苯胺、N-乙烯基酰亚胺或N-乙烯基酰胺。

所述成膜剂是有助于存储材料成膜的高分子聚合物：聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、醋酸纤维、硝化纤维、明胶或聚乙烯醇。

所述添加剂是改善存储材料性能的助剂包括稳定剂和增感剂：三苯基茋、六氯乙烷、二十烷、过氧化物或过氧酸盐作稳定剂和苯乙烯基喹啉衍生物、蒽醌、蒽酮、硝基苯胺、萘胺、硝基苊、硝基芴、结晶紫、米蚩酮、咔唑衍生物、咪唑衍生物或碘鎓盐作增感剂。

所述有机光子高密度只读型光盘的制作工艺是以有机分子为存储材料，通过一次曝光将母盘中的信息全部复制到涂布有存储材料的空白盘片上；具体制作工艺为：

(1)空白盘片的制作，与现行可录光盘的生产工艺相同；

1)选择片基：PC片基、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)片基、玻璃片基或者纸基；

2)配制存储材料溶液：包括有活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂，其中成膜剂为1-10wt％；活性剂和呈色剂共占70-90wt％(它们的摩尔当量比为1∶1)；添加剂的量根据实际调整，一般为活性剂的1-10wt％。

3)以常规旋转涂布的方式将存储材料涂布到片基上；

4)在真空条件下使溶剂挥发完全，即得到可用于信息存储的空白盘片；

(2)母盘的制作

利用精密微加工技术，将待存储信息刻蚀到母盘上，该母盘与现行的只读光盘的母盘不同，它的信息不是一个个凹坑，而是一个个透光的小孔；

(3)信息的录入

1)将母盘覆盖在空白盘片上，在光照下进行曝光，将母盘中包含的信息记录到涂布有存储材料的空白盘片上

2)对曝光后的已录入信息的光盘利用热、光或者气体进行显影或定影处理，将所存储的信息固化；

(4)光盘的成型

1)在存储了信息的存储层上镀金、银或者铝反射层；

2)在反射层上涂无色透明的漆膜或者聚丙烯酸树脂，光固化胶作保护层，即得到有机光子型只读光盘。

本发明的有益效果是：

1)有机光子型高密度只读光盘(OP-ROM)的存储原理、存储介质、制作工艺与现行的注塑冲压型CD、DVD只读光盘完全不同，是利用一次曝光将信息一次性全部录入到光盘上，信息存储快速简单。

2)所采用的母片相当于光通路，在使用过程中不会损坏。与目前的CD-ROM、DVD-ROM注塑冲压系统相比，不需要制作工艺复杂、价格昂贵的母盘、父盘，也不存在母盘、父盘的损坏；

3)以基于光子型存储的有机分子为信息存储单元，可以大大提高信息存储密度；

4)选择不同的化合物使其对应不同的波长如780nm、650nm、532nm等，既可用于单波长存储也可用于多波长高密度存储，同时也能够与现行的光盘读取系统相匹配。

5)利用反应区和未反应区稳定的明显差异实现信息的录入读出，而且可根据膜厚和存储材料的浓度进行调节，一般都可满足光盘读出反射率要求25％-85％，而且能够更好。既提高了信息存储的稳定性，又提高了信息读取的灵敏度。

附图说明

图1为有机光子型高密度只读光盘(OP-ROM)结构示意图。

图2为有机光子型高密度只读光盘(OP-ROM)制作工艺流程图。

具体实施方式

本发明为一种有机光子高密度只读型光盘及其制作工艺。该有机光子高密度只读型光盘是在空白片基4的上面从下至上依次是以有机分子为存储材料的记录层3、反射层2和保护层1(如图1所示)。完全基于光源的光子效应来实现信息由母盘到光盘的录入，是一次曝光全录入的存储过程，即在曝光波长光的照射下，作为存储介质的有机分子发生化学反应，从无色态转变为有色态或者从有色态转变为无色态，而未经曝光的区域，则不发生反应，颜色也不会有变化，因此通过曝光区域和未曝光区域对光的反射率的不同便可以实现信息的存储和读取。上述存储材料包括四个组分：活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂。活性剂是在光的作用下能够产生自由基引发呈色剂发生反应生成有色物质的有机卤化物：碘仿、四溴化碳、三溴甲基苯基砜、三溴乙酸、三溴苯乙酮、4-苯氧基-β，β-二氯代苯乙酮、氯溴二甲基亚砜或五溴二甲基亚砜；呈色剂是能够发生反应产生颜色变化的化合物：二苯胺、N-甲基二苯胺、邻苯二胺、对苯二胺、吲哚、苯乙烯染料色基、菁染料色基或三芳甲烷染料色基及能够通过自由基光聚合的N-乙烯基化合物：N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基二苯胺、N-乙烯基苯基-1-苯胺、N-乙烯基酰亚胺或N-乙烯基酰胺。成膜剂是有助于存储材料成膜的高分子聚合物：聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、醋酸纤维、硝化纤维、明胶或聚乙烯醇。添加剂是改善存储材料性能的稳定剂和增感剂等助剂：三苯基茋、六氯乙烷、二十烷、过氧化物或过氧酸盐等作稳定剂和苯乙烯基喹啉衍生物、蒽醌、蒽酮、硝基苯胺、萘胺、硝基苊、硝基芴、结晶紫、米蚩酮、咔唑衍生物、咪唑衍生物或碘鎓盐等作增感剂。

有机光子高密度只读型光盘的制作工艺(如图2所示)包括：

(1)空白盘片的制作，与现行可录光盘的生产工艺相同

1)选择片基：PC片基、PMMA片基、玻璃片基或者纸基

2)配制存储材料溶液：包括有活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂。其中成膜剂(浓度)为1-10wt％；活性剂和呈色剂共占70-90wt％(它们的摩尔当量比为1∶1)；添加剂的量根据实际调整，一般为活性剂的1-10wt％。

3)以常规旋转涂布的方式将存储材料涂布到片基上，旋转速度和时间取决于需要涂布的膜层厚度和溶液浓度，从几十转每分到几千转每分。

(2)母盘的制作

利用精密微加工技术，将待存储信息刻蚀到母盘上。该母盘与现行的只读光盘的母盘不同，它的信息点不是一个个凹坑，而是一个个透光的小孔。

(3)信息的录入

1)将母片覆盖在空白盘片上，在光照下进行曝光，将母片中包含的信息记录到涂布有存储材料的空白盘片上

2)对曝光后的已录入信息的光盘利用热、光或者气体进行显影或定影处理，将所存储的信息固化。

(4)光盘的成型

1)在存储了信息的存储层上镀金、银或者铝反射层

2)在反射层上涂上漆或者光固化胶保护层，即得到有机光子型只读光盘。

本发明利用反应区和未反应区稳定的明显差异实现信息的录入读出，有色区和无色区的反射率差别明显，而且可根据膜厚和存储材料的浓度进行调节，一般都可满足光盘读出反射率要求25％-85％，而且能够更好。既提高了信息存储的稳定性，又提高了信息读取的灵敏度；还可以选择不同的化合物使其对应不同的波长如780nm、650nm、532nm等，既可用于单波长存储也可用于多波长高密度存储。

下面仅举几个实施例来对本发明予以具体说明。

实施实例1

1.将200mg聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超声溶解于10ml三氯甲烷中，然后加入280mg二苯胺和300mg四溴化碳。

2.利用旋涂法将步骤1所得溶液涂布于2cm×1cm的载玻片上，使溶剂挥发完全，得到均匀的存储膜片。

3.将步骤2所得膜片覆盖上制作的母片，利用紫外灯进行曝光，即得到存储了与母片所含内容相同的信息。

4.步骤3所得曝光后的膜片放置在120℃烘箱中，消除未反应的存储材料，将存储信息固定。

实施实例2

将200mg聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超声溶解于10ml三氯甲烷中，然后加入350mg 3-乙基硫代茚-1′-碳菁色基(菁染料色基)、190mg氯溴二甲基亚砜。其余按实施实例1工艺进行。

实施实例3

将200mg聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超声溶解于10ml三氯甲烷中，然后加入340mg 4-对二甲氨基苯乙烯基喹啉(苯乙烯染料色基)、400mg碘仿。其余按实施实例1工艺进行。

Claims

1.一种有机光子高密度只读型光盘，所述有机光子高密度只读型光盘是在空白片基(4)的上面从下至上依次为以有机分子为存储材料的记录层(3)、反射层(2)和保护层(1)构成，其特征在于：所述记录层的存储材料包括活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂四个组分组成；并且只读光盘的母盘的信息点不是一个个凹坑，而是一个个透光的小孔。

2.根据权利要求1所述有机光子高密度只读型光盘，其特征在于：所述活性剂是在光的作用下产生自由基的有机卤化物：碘仿、四溴化碳、三溴甲基苯基砜、三溴乙酸、三溴苯乙酮、4-苯氧基-β，β-二氯代苯乙酮、氯溴二甲基亚砜或五溴二甲基亚砜。

3.根据权利要求1或2所述有机光子高密度只读型光盘，其特征在于：所述呈色剂是能够发生反应产生颜色变化的化合物：二苯胺、N-甲基二苯胺、邻苯二胺、对苯二胺、吲哚、苯乙烯染料色基、菁染料色基或三芳甲烷染料色基及N-乙烯基化合物：N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基二苯胺、N-乙烯基苯基-1-苯胺、N-乙烯基酰亚胺或N-乙烯基酰胺。

4.根据权利要求1或2所述有机光子高密度只读型光盘，其特征在于：所述成膜剂是有助于存储材料成膜的高分子聚合物：聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、醋酸纤维、硝化纤维、明胶或聚乙烯醇。

5.根据权利要求1或2所述有机光子高密度只读型光盘，其特征在于：所述添加剂是改善存储材料性能的助剂，包括稳定剂和增感剂：三苯基茋、六氯乙烷、二十烷、过氧化物或过氧酸盐作稳定剂和苯乙烯基喹啉衍生物、蒽醌、蒽酮、硝基苯胺、萘胺、硝基苊、硝基芴、结晶紫、米蚩酮、咔唑衍生物、咪唑衍生物或碘鎓盐作增感剂。

6一种有机光子高密度只读型光盘的制作工艺，其特征在于：所述有机光子高密度只读型光盘的制作工艺是以有机分子为存储材料，通过一次曝光将母盘中的信息全部复制到涂布有存储材料的空白盘片上；具体制作工艺为：

(1)空白盘片的制作，与现行可录光盘的生产工艺相同：

1)选择片基：PC片基、PMMA片基、玻璃片基或者纸基；

2)配制存储材料溶液：包括有活性剂、呈色剂、成膜剂和添加剂，其中成膜剂为1-10wt％；活性剂和呈色剂共占70-90wt％，它们的摩尔当量比为1∶1；添加剂为1-10wt％；

3)以常规旋转涂布的方式将存储材料涂布到片基上；

(2)母盘的制作

利用精密微加工技术，将待存储信息刻蚀到母盘上，该母盘与现行的只读光盘的母盘不同，它的信息点不是一个个凹坑，而是一个个透光的小孔；

(3)信息的录入

1)将母盘覆盖在空白盘片上，在光照下进行曝光，将母盘中包含的信息记录到涂布有存储材料的空白盘片上；

(4)光盘的成型

1)在存储了信息的存储层上镀金、银或者铝反射层；

2)在反射层上涂无色透明的漆膜或者聚丙烯酸树脂类光固化胶作保护层，即得到有机光子型只读光盘。