CN1321972A - 光信息介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光信息介质,该介质具有优异的耐磨性并表现出足够的防污性。该介质在至少一个表面上涂覆了一层含有拒水或拒油取代基的硅烷偶联剂薄膜,所述硅烷偶联剂用下述通式(1)表示:R1－Si(X)(Y)(Z),其中R1是拒水或拒油取代基;X,Y和Z独立地是一价基团;并且X,Y和Z中至少一个是可以通过与硅烷醇基团缩聚形成Si－O－Si键的基团;并且所述介质具有与所述硅烷偶联剂薄膜接触的底层,至少所述底层的表面含有具有用通式(2)表示的化学键的化合物:M－A,其中M是金属原子(包括半金属),A是选自O,S,Se和Te,氮原子或碳原子的硫属元素原子。

Description

光信息介质
本发明涉及一种光信息介质，例如只读光盘和光记录盘。
最通常用作光信息介质的透光层等的光学材料是基于聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的材料，这是由于考虑到它们有有利的模压加工性、透明性、价格等。然而，这些材料不具有足够的耐磨性，并且它们的高电绝缘导致电荷的高极化率，因此在储存和使用过程中大量灰尘可能附着在介质的表面，导致光信息记录和读取的错误。
通常采用的一种解决该问题的措施是在介质的透光层上涂布一透明防刮的硬涂层。这种情况下最通常采用的方法是在透光层上涂覆一种分子中含有至少两个可聚合官能团例如丙烯酰基的可固化化合物，然后用UV或其它激发高能光束(active energy beam)固化，并由此形成一保护层。尽管由这种UV可固化的树脂形成的保护层在耐磨性上比例如由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯树脂形成的表面优异，但是得到的耐磨性的水平限定在某一程度，并且该程度不是光信息介质的使用中足以防刮的程度。另外，这些硬涂层仅仅是为了赋予表面以防刮性而提供的，而不能预期它能产生防止空气、指印等中的灰尘或油雾附着的防污表面。
还有人提议在记录/读取光束入射一侧的材料上涂覆一硬涂层，以赋予抗静电性从而防止灰尘附着和足够的防刮性。例如，日本专利申请特许公开JP-A239946/1985和JP-A276145/1986提议，添加作为抗静电剂的阳离子性胺、阴离子性磺酸烷基苯盐、非离子性多元醇、或烷基苯酚的环氧乙烷化物、和两性咪唑啉或丙氨酸金属盐。JP-A173949/1991提议添加一种月桂基化合物，并且JP-A80267/1992提议添加硫氰酸和含有亚烷基二醇链的阴离子表面活性剂。这些表面活性剂都对无机物质例如灰尘具有防污效果。然而，这些方法在防止有机灰尘例如指印和油雾上基本上是无效的。并且，这些提议中透光层的表面耐磨性相当于或不如使用UV可固化的树脂形成的常规硬涂层的耐磨性，并且根本就没有带来足以实用的防刮性。
JP-A110118/1998中提议了一种对有机污染物具有防污性的硬涂层，其中使用的硬涂层材料是一种其中混合有非交联的氟代的表面活性剂的材料。然而，通过该方法得到的硬涂层不足以拒水或拒油，这是由于仅有一小部分氟代化合物暴露在硬涂层的表面。当为了确保足够的拒水和拒油功能而在硬涂层材料中增加氟代的表面活性剂的用量时，得到的硬涂层将导致硬度的减小、由于析出多余表面活性剂而导致差的光学性能和不易处理。
作为解决该问题的一个措施，JP-A213444/1999提议，在常规含有聚碳酸酯等的光盘基材表面上涂覆一种氟代的聚合物，在该涂布中，拒水性和拒油性是通过在光盘的树脂基材上涂覆氟代的聚合物得到的。与将润滑剂等混合在硬涂层材料中的方法相反，该涂布中的拒水和拒油化合物被暴露在硬涂层的整个表面，并且由此得到了足够的防污性。然而，该方法中的氟代的聚合物对底层基材具有极差的粘合力，这是由于氟代的聚合物与底层基材仅仅是通过范得华力的物理吸附，并且用氟代的聚合物进行的表面处理与耐用性差这种严重问题有关。JP-A187663/1994建议用拒水和拒油化合物通过偶合反应来涂覆丙烯酸树脂表面。该方法中，与JP-A213444/1999相比，对底层具有更高粘合力的防污膜是通过在含有亲水取代基的丙烯酸树脂表面上涂覆含有甲硅烷基的拒水和拒油化合物得到的。
然而，JP-A187663/1994中公开的丙烯酸树脂要求聚合物链中含有适量羟基，由此能够通过偶合反应吸附拒水和拒油化合物。这不可避免地导致丙烯酸树脂的受限选择。另外，为获得硬涂层表面与拒水和拒油化合物之间的足够的粘合力，应当增加羟基的密度，这将导致硬涂层硬度的降低。另一方面，硬涂层表面的亲水性可以通过高能光束处理、例如用等离子体或电晕放电处理来产生。然而，这样的处理对于有效地与拒水和拒油剂的偶合反应是不充分的，并且仅仅通过该方法不可能得到令人满意的粘合力。
JP-A203726/1999公开了提高透光层树脂表面防刮性的方法。该方法中，通过蒸气沉积法例如溅射，在含有UV可固化的树脂的透光层上形成总厚度大约几百纳米的两层或多层SiN或SiO无机物质层。然而，通过形成该厚度的无机膜很难得到实用中可接受的防刮性。
本发明的目的是提供一种光信息介质，该介质具有达到实用中可接受的高防刮性的透光层。本发明的另一个目的是提供一种光信息介质，其中透光层或基材具有对有机污染物例如油雾和指印的防污性(改进的去掉污染物的容易程度)而不损伤透光层的防刮性，换句话说，本发明提供一种光信息介质，其中即使该介质不适当地用作盒式存储器(cartridge)、唱片(shell)、或盒(caddy)中的介质时，也就是说它的表面与手指等接触时，该介质也能在一段很长时间内稳定地记录/读取。本发明的又一个目的是改善用在磁场调制工艺中的磁光盘中光头一侧表面的润滑性和耐用性。
为了解决上述问题，本发明人对光信息介质的表面保护层进行了多方面研究。然后发现，在光信息介质表面提供一种具有优异防刮性的透光层是有效的，该透光层包括一种树脂和/或一种金属(包括半金属)化合物或硬质碳(DLC)(优选，与基材分开)。还发现，在光信息介质的表面提供一种具有优异防刮性的底层(也可以作为介质的其它构成部分)、并且进一步在底层上涂覆具有优异粘合力的拒水和拒油膜是有效的。
本发明更具体地公开如下。
(1)一种来进行光学地记录和/或一读取的光信息介质，其中
在所述介质的至少一个表面上涂覆一层含有拒水或拒油取代基的硅烷偶联剂薄膜，所述硅烷偶联剂用下述通式(1)表示：
             R1-Si(X)(Y)(Z)    (1)
其中R1是拒水或拒油取代基；X,Y和Z是独立的一价基团；并且X,Y和Z中至少一个是可以通过与硅烷醇基团缩聚，形成Si-O-Si键的基团；并且
所述介质具有与所述硅烷偶联剂薄膜接触的底层，至少所述底层的表面含有具有用通式(2)表示的化学键的化合物：
                     M-A    (2)
其中M是金属原子(包括半金属)，A是选自O,S,Se和Te，氮原子或碳原子的硫属元素原子。
(2)根据上述(1)的光信息介质，其中涂覆了所述硅烷偶联剂的底层表面包括一种激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有一金属(包括半金属)硫属元素化物颗粒，并且所述金属硫属元素化物颗粒的平均颗粒大小至多500nm。
(3)一种光学地记录和/或一读取的光信息介质，其中
在所述介质的至少一个表面上涂覆一层含有拒水或拒油取代基的硅烷偶联剂薄膜，所述硅烷偶联剂用下述通式(1)表示：
             R1-Si(X)(Y)(Z)    (1)
其中R1是拒水或拒油取代基；X,Y和Z独立地是一价基团；并且X,Y和Z中至少一个是可以通过与硅烷醇基团缩聚、形成Si-O-Si键的基团；并且
所述介质具有与所述硅烷偶联剂薄膜接触的底层，所述底层具有一个含有一金属(包括半金属)化合物薄层的表面，该金属薄层与所述硅烷偶联剂薄膜接触，其厚度至多达到1μm，一个其厚度比所述薄层厚的、含金属(包括半金属)化合物的层，它与所述薄层接触形成，并且处在所述硅烷偶联剂薄膜的背面。
(4)根据上述(3)的光信息介质，其中所述与金属薄层接触的、含金属(包括半金属)化合物的层包括一种激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有一种金属化合物的颗粒，所说金属化合物选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物；所述金属化合物颗粒的平均颗粒大小至多达到500nm。
(5)根据上述(3)的光信息介质，其中所述与薄层接触的、含金属(包括半金属)化合物的层包括一种含有可水解的金属(包括半金属)化合物的组合物。
(6)根据上述(3)的光信息介质，其中所述与薄层接触的、含金属(包括半金属)化合物的层包括一种含有聚硅氮烷的化合物。
(7)根据上述(1)-(6)中任一项的光信息介质，其中通式(1)中的取代基是拒水或拒油氟代烃取代基。
(8)根据上述(1)-(7)中任一项的光信息介质，其中通式(1)中的X,Y和Z中的至少一个选自卤素、-OH,-OR2(其中R2是烷基)，-OC(O)CH3,-NH2和-N=C=O。
(9)根据上述(1)-(8)中任一项的光信息介质，其中
所述介质具有一基材，并且记录和/或读取是通过从所述基材一侧的照射光束完成的，并且
所述硅烷偶联剂薄膜在光束入射一侧形成。
(10)根据上述(9)的光信息介质，其中
所述光信息介质是用于磁场调制工艺的光磁盘，该盘在基材上形成一记录层，其中记录和读取是通过从所述基材一侧照射光束完成的，其中一个磁头在所述记录层的一侧滑动，并且
所述盘在入射光束的一侧和磁头的一侧涂覆有所述的硅烷偶联剂薄膜。
(11)一种包括一种基材和在基材上形成的一层薄膜层的光信息介质，该介质通过从所述基材或所述薄膜层一侧照射光束来进行光学地记录和/或一读取，其中
所述介质在光入射一侧涂覆有厚度达到1μm的薄层和厚度比所述薄层更厚的含金属(包括半金属)化合物的层，其中的薄层包括一种选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物的金属(包括半金属)化合物，所述的含金属(包括半金属)化合物的层与所述薄层接触并在光入射一侧的对面。
(12)一种包括一种基材和在基材上形成的一层薄膜层的光信息介质，该介质通过从所述基材或所述薄膜层一侧照射光束来进行光学地记录和/或一读取，其中
所述介质在光入射一侧涂覆有厚度达到1μm、含有硬碳(类似金刚石的碳)的薄层，和
厚度比所述薄层更厚的含金属(包括半金属)化合物的层，所述的含金属(包括半金属)化合物的层与所述薄层接触并在光入射一侧的对面。
(13)根据上述(11)或(12)的光信息介质，其中所述与所述薄层接触的所述含金属(包括半金属)化合物的层包括一种激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有一种金属化合物颗粒，该金属化合物选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物；所述金属化合物颗粒的平均颗粒大小至多达到500nm。
(14)根据上述(11)或(12)的光信息介质，其中所述与薄层接触的含金属(包括半金属)化合物的层包括一种含有可水解的金属(包括半金属)化合物的组合物。
(15)根据上述(11)或(12)的光信息介质，其中所述与薄层接触的含金属(包括半金属)化合物的层包括一种含有聚硅氮烷的化合物。
(16)一种包括一种基材和在基材上形成的一层薄膜层的光信息介质，该介质通过从所述基材或所述薄膜层一侧照射光束来进行光学地记录和/或一读取，其中
所述介质在光入射一侧形成有透光层，至少一部分所述透光层含有一激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有一种金属化合物颗粒，该金属化合物选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物；所述金属化合物颗粒的平均颗粒大小至多达到500nm。
(17)根据上述(4)、(13)或(16)任一项的光信息介质，其中所述金属化合物颗粒是一种金属硫属元素化物颗粒。
(18)根据上述(2)、(4)、(13)或(17)任一项的光信息介质，其中所述金属硫属元素化物颗粒是硅石颗粒。
图1是根据本发明一个实施方式的光信息介质的横截面图。
图2是根据本发明另一个实施方式的光信息介质的横截面图。
图3是表示印上指印之前(初始)和擦掉指印之后误码率改变的图示。
下面，本发明将进行详细的描述。
本发明的光信息介质在其至少一个表面上涂覆了用通式(1)表示的含有拒水或拒油取代基的硅烷偶联剂薄膜。该介质含有与所述硅烷偶联剂薄膜接触的底层，至少与所述硅烷偶联剂薄膜接触的所述底层的表面包括一种含有用通式(2)表示的化学键、例如Si-O键的化合物。硅烷偶联剂薄膜是单分子膜或由于化学吸附作用由单分子膜形成的薄膜，因此底层表面的性能、也就是含有通式(2)表示的化学键部分的表面直接反映到介质的表面关于介质的硬度、防刮性和其它力学性能方面。因此，通过上述方法组成的介质表面，能够显著改进在光信息介质表面的防刮性以及在不损伤防污性的前提下能够提供防污性。同时，防污表面能够赋予高度耐用性。更具体地说，硅烷偶联剂与化合物中通式(2)表示的化学键部分例如Si-O键进行化学吸附反应，该化合物含在与硅烷偶联剂接触的介质表面中，因此硅烷偶联剂薄膜牢固地附着在底层表面上并且同时产生拒水和拒油功能，由此实现了改进的去掉污染物的容易程度的防污性能。因此，当该介质没有被不适当地用在盒式存储器、唱片或盒中时，不会经受严重的污染问题。另外，含有通式(2)表示的化学键部分例如Si-O键的底层表面具有优异的耐用性以及足够的防刮性，并且这些性能与防污性协同作用。这些优点是在对介质的其它性能没有副作用的前提下实现的。
另一方面，为了提高与硅烷偶联剂薄膜的粘合力和防刮性，该介质可以是包括两层或多层的底层而不是上述底层。该底层可以包括一种金属(包括半金属)化合物的薄层，其厚度达到1μm，形成为与硅烷偶联剂薄膜接触的表面层，和一种形成为与所述薄层接触的内层的含金属(包括半金属)化合物层，它在所述硅烷偶联剂薄膜的对面一侧。此时，内层厚度比薄层较厚些。作为表面层的金属化合物薄层包括一种作为主要组分的化合物，薄层优选含有90％(重量％)或更多的金属化合物。
本发明的光信息介质含有一种由树脂、玻璃或类似物形成的基材和一层或多层薄膜层，所说薄膜层至少包括沉积在基材上的一层记录层或反射层，并且该介质通过用激光或其它光束照射薄膜层进行记录和/或读取。
该介质可以从基材一侧或者从薄膜层一侧作光照射。另一方面，该介质还可以含有沉积在薄膜层上的、由树脂、玻璃或类似物形成的一个基材或保护层，并且该介质可以通过从这些层的表面照射光束来进行记录和/或读取。
当记录/读取光束通过透光层进行照射时，本发明是最有效的。对于磁场调制型磁光盘，光束通常从基材一侧照射，并且在入射光束一侧应用本发明时是有效的。然而，当在透光层的对面一侧应用时，本发明是高度有效的，这是由于磁头在磁光盘的记录层一侧、也就是覆盖在记录层上的有机保护层一侧移动，并且保护层的表面应当具有改进了的润滑性和耐用性。
此外，当提高光信息介质表面的防刮性和其它机械强度是主要目的时，该介质应当至少在光入射一侧涂覆一层透光层，该透光层的至少一部分要含有一种含有金属化合物颗粒例如金属(包括半金属)硫属元素化物颗粒(平均颗粒大小至多达到500nm)的激发高能光束可固化的树脂，而不使透光层与上述硅烷偶联剂的重叠薄膜混合。本发明的这个实施方式也是有利的。另外，使用包括两层或多层的底层也是有效的，以使得与表面层对应的层至少排列在光入射一侧，此时，该层可以用上述用于表面层的材料制成，也可以用硬碳(DLC)制成。
本发明光信息介质的典型构成表示在图1和图2中。
图1中表示的光信息介质包括基材1，沉积在基材1上的记录层2和沉积在记录层2上的透光层3。在透光层3上按顺序形成有一个底层4和一个硅烷偶联剂薄膜5。底层4包括在透光层3一侧的内层41和在硅烷偶联剂薄膜5一侧的表面层42。记录/读取激光束从透光层3一侧通过硅烷偶联剂薄膜5和底层4进入介质。
在上述本发明范围之内，可以对图1的构成进行多种改进。例如，当涂覆硅烷偶联剂薄膜5时，该硅烷偶联剂薄膜5可以使用内层41作为它的底层而不涂覆表面层42，并且该内层也可以构成一部分或所有透光层3。根据介质的预定用途，该介质可以不涂覆硅烷偶联剂薄膜5，此时，底层4可以作为介质的表面层。介质也可以不涂覆表面层42，用特定组成的内层41作为表面层，并且该内层也可以构成一部分或全部透光层3。
另一方面，图2中的光信息介质按顺序包括一种基材1，形成在基材1上的记录层2和保护层6。在基材1上形成底层4，并按顺序在记录层2的相对表面形成硅烷偶联剂薄膜5。该底层4含有两层，也就是基材1一侧的内层41和在硅烷偶联剂薄膜5一侧的表面层42。记录/读取激光束从基材1-它也用作透光层-一侧通过硅烷偶联剂薄膜5和底层4而进入介质。
同图1中的情形一样，可以对图2中的构成进行多种改进。然而，基材1和内层41可优选包括独立的部件。
本发明的光信息介质并不限定于附图中所示的实施方式，其它多种实施方式也是可能的。
下面将对本发明进行更详细的描述。
本发明实施方式中，介质结合使用了拒水和拒油硅烷偶联剂，待被拒水和拒油硅烷偶联剂覆盖的基材的表面含有一种组合物，该组合物包括含有用通式(2)表示的化学键例如Si-O键的化合物，也就是含有用通式(2)表示的化学键部分的组合物：
                     M-A    (2)
其中M是金属原子(包括半金属原子)，A是选自O,S,Se，和Te，氮原子，或碳原子的硫属元素原子。
M表示的金属原子(包括半金属原子)应该是不受化合物或组合物中氧化数限制的一个原子，该原子的实例包括Si,Ti,A1,Zn,Zr。
为了便于硅烷偶联剂的平滑化学吸附反应，化学键部分可以优选含有一个金属原子和一个硫属元素原子例如氧原子。这样的化学键的实例包括Si-O键，Ti-O键，Al-O键，Zn-O键，Zr-O键和Zn-S。这些化学键中，考虑到实际应用中的可得材料的可选范围较宽，使用含有Si-O键的组合物是最优选的。此时，含有Si-O键的组合物自身可以组成基材或透光层，或者另一方面，这样的组合物可以覆盖不含有这种Si-O键的基材或透光层的表面。为了可靠地在这些实施方式中得到足够的防刮性，厚度至少为100nm、更优选至少为500nm的基材的表面层区域可以优选含有一种有Si-O键的化合物。在任何实施方式中，在待用硅烷偶联剂覆盖的基材的表面层区域结合使用含有Si-O键的化合物将使偶联剂对底层表面的粘合力得到显著的改进。
含有Si-O键化合物的最常用组合物是玻璃，使用玻璃时，整个基材将由玻璃组成。另一方面，以SiO2作为主要组成的薄层将通过溅射等方法成型在树脂上。另一个可能的实施方式是，使用一种树脂、例如分子链中含有硅氧烷键的聚二甲基硅氧烷，和使用一种其中偶联剂例如烷氧基硅烷被涂覆在树脂上的方法。在又一个实施方式中，可以使用一种热塑性树脂例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯或一种其中混合有硅石颗粒的激发高能光束可固化的树脂，并且当其中含有分散的硅石颗粒的组合物被用作透光层时，硅石颗粒优选平均颗粒直径至多达到500nm，更优选至多达到100nm。当颗粒直径超过500nm，该直径将非常接近或超过光信息介质中最通常使用的记录/读取光束的波长，并因此在记录或输出的信号中引入副作用。尽管对颗粒大小的下限没有特殊限制，但是下限通常大约为5nm。
在含有上述有Si-O键的化合物的组合物中，考虑到光信息介质的应用，使用其中混合有硅石颗粒的、激发高能光束可固化树脂作为覆盖有拒水和拒油硅烷偶联剂的底层是最优选的。此时，具有有利的可加工性和价格优势的、形成为基材或薄片的常规树脂例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯可以被底层覆盖，其中的底层含有一混合有硅石颗粒的、激发高能光束可固化的树脂涂层，使用这样的制品作为底层是优选的。这便于具有极高耐用性的透光层的形成。
使用的混合有硅石颗粒的激发高能光束可固化树脂可以是具有仅仅分散于其中的硅石颗粒的树脂组合物。然而，优选的是，该硅石颗粒(优选具有上述颗粒大小)是化学键接到聚合物链上的，这是由于硅石颗粒与聚合物链通过化学键接的牢固度会使固化了的膜的表面硬度增加。该硅石颗粒可以在固化后通过例如JP-A100111/1997提议的方法与聚合物链化学键接。
混合有硅石颗粒的激发高能光束可固化树脂通常含有一种UV可化固的树脂，硅石颗粒牢固键接的UV可固化的树脂的实例是市售商品名为Desolite Z7501(JSR有限公司制造)的树脂。
上述底层可以是透光层、基材或其它组成光信息介质的部件，或者换句话说，底层可以是覆盖在组成光信息介质的部件上的层。上述任何情况下，底层厚度大约为0.1μm-1.5μm。
底层中Si-O键的含量优选至少为15％，更优选至少为20％重量。当含量极低时，底层的耐磨性没有得到充分地提高，并且与硅烷偶联剂的粘合力也不充足，削弱了本发明的优点。
混合有硅石颗粒的激发高能光束可固化树脂由于其制造方法并且为了可靠地得到制品稳定性而通常是被有机溶剂稀释了的形式。因此，当底层用这些材料制成时，有机溶剂应该在照射激发高能光束之前被去掉到足够的水平。通常，底层中有机溶剂的含量优选至多达到5％(重量)。
该有机溶剂可以通过加热的方式去掉。然而，当底层是通过旋涂法制成时，有机溶剂去掉的同时伴随有高速下相当长时间将涂覆溶液通过离心作用抛出。鉴于生产率的提高，溶剂去掉的同时伴随有旋涂是优选的。然而，考虑到表面硬度的提高和底层的可靠性，通过加热干燥这样的方法将溶剂去掉是优选的，这是由于固化之前用加热处理底层涂层的办法可以使底层在垂直方向上硅石颗粒具有密度梯度。
当薄层是通过涂覆液体混合物或具有相对低的相容性或亲和性的两种或多种组分的溶液制成时，业已公知，当该薄层被置于高温下一段长的时间时，每一种组分通常进行自组合。这种倾向也在混合有上述硅石颗粒的UV可固化的树脂中被本发明人通过研究得到证实，并且更特别的是，当该树脂在UV照射之前被置于相当高的温度下经过很长时间时，单体和有机组分类似物以及无机组分的硅石颗粒分别表现出自组合的倾向。本发明中，底层通常形成在树脂材料层表面，例如透光层和基材，并且通过固化，UV可固化的树脂中的有机组分倾向于在与透光层或基材-它们由对有机组分具有高亲和性的树脂制成-的边缘附近进行自组合，同时无机硅石颗粒倾向于在底层的表面进行自组合。换句话说，硅石颗粒在底层的垂直方向呈密度梯度分布，并且底层的表面与没形成密度梯度的情况相比硬度提高。同时，底层的弹性模量从底层表面到透光层或基材一侧逐渐降低。因此，透光层或基材和底层之间边缘处的弹性模量、热膨胀系数和其它物理性能的剧烈改变与没有密度梯度的情况相比得到减缓。结果，有意地或无意地施加到盘上的盘的形变以及由外面温度的快速变化导致的内部应力在接近透光层或基材与底层之间边缘处逐渐减缓。因此，这种力学或热冲击引起的底层表面裂缝的出现显著地减小。
应该理解的是，可以用于使底层-其中分散有硅石颗粒-的硅石颗粒产生密度梯度的方法并不限定为上述加热干燥，只要可以得到所需的密度梯度，任何方法都可以使用。还应当理解的是，对于没有非反应性的有机溶剂的树脂材料来说，密度梯度可以通过固化之前的加热处理来得到。
为了证实得到的底层中硅石颗粒的密度梯度是否确实存在，可以使用多种本领域公知的分析方法，包括X射线光电子光谱法(XPS)，它是表面元素分析中使用的一种通用方法。为了发现底层垂直方向中硅石密度的详细分布，表面分析优选与离子束溅射蚀刻结合使用。另一方面，可以制成一底层截面，并用多种元素分析方法观察该暴露截面。然而，大多数情况下，通过不同加热干燥和其它条件下制成的底层的相对比较来证实表面硅石密度的差异是足够的，垂直方向的蚀刻和截面的观察通常不是必要的。
硅石颗粒密度梯度的适当范围不能限定到一特定范围，这是由于多种因素相互纠缠在一起，这些因素包括树脂中硅石颗粒的含量，沉积的底层厚度，其上形成有底层的透光层或基材中使用的材料的性能，表面硬度和所需要的可靠性。因此，最佳的硅石密度梯度可以通过试错法经验地确定，例如通过改变成膜过程中的加热干燥条件。
硅石颗粒密度梯度的存在不是底层-使用其中混合有硅石颗粒的UV树脂-形成中必要的先决条件。如上所述，通过兼顾硬度的提高和由于建立密度梯度而产生的可靠性与生产能力之间的平衡，适当地确定密度梯度。
本发明将通过表征硅石来进行描述，该硅石是含有通式(2)表示的化学键的化合物中最优选的硅石。然而，上述内容适用于优选用于本发明的所有金属硫属元素化物，并且也适用于金属氮化物(例如氮化硅)和金属碳化物(例如碳化硅和碳化钙)，这些也都是具有通式(2)表示的化学键的化合物。
为了提高拒水和拒油硅烷偶联剂薄膜和底层之间的粘合力或进一步提高透光层表面的防刮性，上述底层还可以包括两层或多层。更具体地说，在透光层表面与硅烷偶联剂接触，可以通过蒸气沉积法例如溅射、蒸发、离子镀或CVD方法形成一薄层作为表面层，并且与薄层接触并在靠近记录层一侧可以形成一含有金属化合物和含有不同于薄层组合物的内层，由此底层由表面层和内层组成。
在一个典型的实施方式中，可以在透光层或记录层表面涂覆一层含有激发高能光束可固化的树脂(含有上述硅石颗粒)的层作为内层，在光学表面改性处理之后，可以通过使用SiO2靶的溅射，在内层上形成一薄层作为表面层。此后，可以在表面层上形成一拒水和拒油硅烷偶联剂薄膜。
表面层的厚度可以达到1μm，优选10nm-1μm，更优选20nm-500nm。当该厚度超过1μm时，表面层或内层有发展裂缝的危险。当表面层太薄时，与没有表面层的实施方式相比，防刮性没有实质性的提高。
优选用于制成表面层的材料的实例包括氧化硅、氧化钛、氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化钛、碳化硅和碳化硅。
另一方面，内层可以含有激发高能光束可固化树脂-含有上述硅石颗粒，换句话说，含有可水解的金属化合物的组合物。这种膜可以通过例如溶胶-凝胶方法，由含有水解化物的溶液形成，该溶液是通过向有机硅化合物例如四烷氧基硅烷中加入无机酸、例如氢氯酸或硫酸或有机酸例如乙酸，并加入固化催化剂例如乙酸乙酯混合物或高氯酸盐而制得。
内层可以含有一种材料，该材料含有聚硅氮烷或衍生自聚硅氮烷的硅石组合物。当聚硅氮烷在空气中加热形成高纯度硅石时，它通常被空气中的水汽水解。本发明中通常称作“聚硅氮烷”的化合物是具有Si-N-Si键的低分子量至高分子量化合物。这样的聚硅氮烷的实例包括具有通式(-Si(H)2-NH-)n，其中n为100-50000，所示结构的环形无机聚硅氮烷、链状无机聚硅氮烷及其它们的混合物，并且其中氢原子键接到一种无机聚硅氮烷的硅原子上的多有机氢化硅氮烷部分或全部地被有机基团取代。内层也可以包括分子中结合了氧原子的聚硅氮烷，通过与金属烷氧化物反应制成的多金属硅氮烷，或者通过与有机硼化合物反应制成的多硼硅氮烷。
与表面层相对照，内层除了含有无机组分之外，还优选含有一种有机组分。对于上述组合物而言，该组合物可以含有一种含有硅石颗粒的激发高能光束可固化的树脂，并且换句话说，是一种由一种材料的烷氧基硅烷或聚硅氮烷形成的硅化合物，其中的材料的硅原子具有有机取代基，例如待固化的长链烃基团。
通过使用这种既含有无机组分又含有有机组分的组合物作内层，不但可以实现内层和表面层之间的高粘合力，而且可以实现内层和透光层之间粘合力均等的改进。应当说明的是，本发明中“既含有无机组分又含有有机组分的组合物”可以是无机化合物和有机化合物的混合物，或者是聚合化合物中存在无机键例如Si-O-Si和有机取代基例如Si-R(其中R是烃基或类似基团)的物质。这两种都在本发明的范围之内。
当一种树脂透光层位于内层和记录层之间时，该介质的构成是在透光层和表面层之间形成一中间层，并且在树脂透光层上形成仅仅由无机材料组成的薄层时所发现的裂缝发展的大的分险可以得到压制。这种效果的产生是由于树脂透光层和无机薄层之间边缘处弹性模量和热膨胀系数的巨大差异被这些层之间的材料所调和，换句话说，被既含有有机组分又含有无机组分的材料所调和。
内层的厚度优选大于表面层的厚度。更具体地说，大约是表面层厚度的1.5-50倍的内层厚度优选为0.1μm或更多，更优选为0.2μm或更多。对内层的厚度没有特定的上限。然而，其上限通常大约为30μm。
JP-A203726/1999公开了一种方法，其中防刮性是通过在树脂透光层上形成两层或多层含有无机组合物的薄层来改进的。该专利申请提议的方法中，在含有UV可固化的树脂的树脂透光层表面上，通过蒸气沉积法例如溅射，形成厚度大约几百纳米的两层或多层SiN或SiO无机材料层。据JP-A203726/1999所公开，通过这种组合得到了改进了防刮性的表面。
然而，通过形成这样厚度的一层无机薄膜，很难得到实用中可接受的防刮性。事实上，JP-A203726/1999的实施例中进行的评估是对显微硬度的评估，该显微硬度不可能反映树脂底层的硬度，没有进行与实用环境相似条件的评估，例如耐磨性或钢丝绒测试。另外，JP-A203726/1999的方法中，仅含有无机化合物的层直接形成在UV可固化的树脂(其为有机化合物)的层上，不可想象，在无机材料层和UV可固化的树脂层之间可以得到足够的粘合力。因此，当这种光盘被置于高温下时，有可能发生无机层的剥离和裂缝。
应当说明的是，当本发明的底层由上述两层或多层组成时，该底层也可以是光信息介质的透光层、基材或构成光信息介质的其它部件，或者换句话说，该底层可以是覆盖在构成光信息介质的部件上的一层。
上面描述了这样的本发明实施方式，其中的底层含有两层或多层，底层上形成有拒水和拒油硅烷偶联剂薄膜。然而，当主要目的是提高光信息介质表面的防刮性时，该介质可以仅有内层和表面层而不在这些层上结合使用硅烷偶联剂薄膜。
在透光层表面没有涂布硅烷偶联剂薄膜的实施方式中，该表面层可以由硬碳(类似金刚石的碳，DLC)薄层组成，这是由于不需要考虑偶联剂和表面层之间的化学反应。该DLC薄层可以通过现有技术中的常用技术实现，例如通过溅射或CVD达到与上述表面层相当的厚度。该DLC薄膜的Vickers硬度Hv优选至少为13。
另外，当透光层表面不是特别要求拒水和拒油、并且透光层的防刮性不需要特别地改进时，透光层表面由单层金属(包括半金属)化合物形成的实施方式也是有效的。对于某些只读型介质，通过这种单层构成，很容易达到必要和充足的实用中可接受的防刮性，尽管可能根据具体的光信息介质所需用途和记录密度不同，具体情况会有很大变化。
在这样的实施方式中，介质最优选涂覆有透光层，该透光层中至少某些部分(优选其表面层区域)含有一种混合有金属化合物颗粒的激发高能光束可固化的树脂。该金属化合物选自上述金属硫属元素化物、金属氮化物和金属碳化物，并且优选的是，该金属化合物是金属硫属元素化物颗粒(最优选硅石颗粒)。本文中术语“单层构成”是用于描述含金属化合物层包括一个单层的情形，而不是整个透光层包括一个单层的情形。例如，其树脂基材的表面覆盖有含有硅石颗粒的、激发高能光束可固化树脂的层的实施方式就包括在该构成范围内，并且该实施方式是很优选的。与使用其中混入含有颗粒的树脂基材相比，与树脂基材分开来单独提供含硅石颗粒层甚至是更有利的，这是由于这种单独提供不存在与含颗粒基材有关的问题，例如增加树脂基材厚度而厚度设计中选择余地减小的问题，以及由于必需的颗粒并入而产生的复杂化的制造步骤，这种并入避免使用常规的树脂模塑成型方法。
通常，表面层和内层中的每一层都是由单层形成。然而，如果必要，这些层可以由两层或多层形成，并且此时，这些的总厚度应当控制在上述厚度范围内。
本发明中，实施方式(其中的拒水和拒油硅烷偶联剂是与底层结合使用)中使用的拒水和拒油硅烷偶联剂是用通式(1)表示的一种硅烷：
             R1-Si(X)(Y)(Z)    (1)
其中R1是拒水或拒油取代基；X,Y和Z分别是一价基团；并且X,Y和Z中至少一个是可以通过与硅烷醇(Si-OH)基团缩聚形成Si-O-Si键的基团。能够与硅烷醇基团缩聚的这种基团选自卤素、-OH,-OR2(其中R2是烷基)，-OC(O)CH3,-NH2和-N=C=O。
通式(1)表示的拒水和拒油硅烷偶联剂中，R1表示的拒水或拒油取代基是这样的一种取代基，它向化合物中的并入导致该化合物拒水性和拒油性的产生。拒水性和拒油性可以直接用临界表面张力(γc/mNm-1)表示，它是物质的表面自由能的一种指数。临界表面张力可以由测量接触角计算，更具体地说，通过测量几种已知其表面张力(表面张力：γ1/mNm-1)的饱和烃液体在物质的光滑表面上的接触角(θ/rad)，然后绘制cosθ与γ1的曲线并外推到cosθ=1，找到对应的γc的值。当一种物质排斥一种液体，那么该物质的γc小于该液体的表面张力γ1。例如，含有亚甲基链(例如-CH2-CH2-)的表面组成的物质的γc为31 mNm-1，该物质排斥20℃下γ1为73mNm-1的水，而它可以被γ1为28mNm-1的正十六烷充分湿润，该接触角变为0°。本发明的目的是提供具有拒水性和拒油性的介质，该性能比常规通用树脂例如聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯更高，因此，临界表面张力γc优选达到30mNm-1。此外，为能够达到实用中可接受的防污性，γc优选达到25mNm-1。尽管对γc的下限没有特别的限制，但是γc的下限通常为6mNm-1。
R1表示的拒水和拒油取代基优选是含有氟代烃基的基团，该氟代烃基的实例包括氟代烷基和含有氟代亚烷氧基的氟代烷基。该氟代烃基优选总共含有1-1000个碳原子，并且氟代烃基可以是直链基团，也可以是支化基团，其中直链基团是优选的。
氟代烃基的实例包括下述分子式(3)和(4)表示的氟化聚烯烃链段和下述分子式(5)和(6)表示的氟化聚醚链段。
CF3(CF2)xCH2CH2-             (3)
(CF3)2CF(CF2)xCH2CH2-        (4)
CF3[OCF(CF3)CF2]x(OCF2)y-    (5)
CF3(OC2F4)x(OCF2)y-          (6)
通式(3)-(6)中的X和Y分别表示一正整数，优选0-200之间的正整数，这是由于将X和Y增加到超过200时对拒水性和拒油性并没有实质性的改进，而膜的形成却由于在多种溶剂中溶解度的降低而受损。
这些基团表现出优异的拒水性和拒油性，并且这些基团中，没有支化结构的长碳链基团具有更优异的拒水性和拒油性。
另一方面，在硅烷偶联剂中的反应性基团、也就是通式(1)中Si(X)(Y)(Z)中的X、Y和Z可以是通过与硅烷醇基团缩聚能够形成Si-O-Si键的取代基，这种基团可以选自卤素、-OH(羟基)，-OR2(烷氧基)，-OC(O)CH3(乙酰氧基)，-NH2(氨基)和-N=C=O(异氰酸基)。其中的卤素优选Cl和Br。-OR2中，R2是总共含有1-5个碳原子的烷基，该烷基可以是直链基团也可以是支化基团。R2也可以是不抑制化学吸附反应的取代基，基于相同原因，不优选例如卤素的取代基。-OR2的实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基和正丁氧基。
X、Y和Z可以相同也可以不同，当不同时，X、Y和Z可以是不同的卤素或不同的烷氧基，或者换句话说，X、Y和Z可以是两种或三种卤素、羟基、烷氧基、乙酰氧基、氨基、和异氰酸基。另外，只要至少X、Y和Z中的一个是使上述例如卤素、烷氧基、羟基、乙酰氧基、氨基或异氰酸基水解产生的基团，X、Y和Z就不必需全部是反应性取代基。然而，为了形成牢固的硅氧烷键网络，优选的是，上述X、Y和Z全部是反应性基团。当X、Y和Z是一价基团(不是上述反应性基团)时，这样的一价基团可以是氢原子、1-5个碳原子的烷基或类似基团。
当X、Y和Z是卤素、烷氧基、乙酰氧基或氨基时，通常优选的是，水解得到某种程度上的预先促进，以便于转化成硅烷醇基团。另一方面，当X、Y和Z是甲硅烷基异氰酸酯时，这种预先水解是不必要的。硅烷醇基团和甲硅烷基异氰酸酯在室温下稳定地进行偶合反应，并且并不要求特殊的加热来促进反应。因此，当存在由于加热损伤树脂和记录层的危险时，可以使用硅烷异氰酸酯偶联剂。
这样的硅烷偶联剂的一个实例是市售商品名为DSX(Daikin工业有限公司生产)的一种产品。
涂覆上述硅烷偶联剂的方法可以适当地选自薄膜成型中使用的常规方法。这种涂层方法的实例包括旋涂、浸涂、和喷涂，并且该硅烷偶联剂可以采用本发明公知的任何方法涂覆。另外，如果需要，用于薄膜成型的硅烷偶联剂可以在使用前用溶剂稀释。
另外，为了提高含有具有上述Si-O键或类似键化合物的底层和硅烷偶联剂之间的粘合力，通过用高能光束进行表面处理，例如通过紫外光、等离子体、电子束和电晕放电处理，可以增加光盘或类似物中底层表面的亲水性。当用于含有基于有机材料的表面时，使用高能量光束处理的这种表面活化不能得到足够的效果。然而，当这种处理用于组合物(该组合物含有一种具有上述Si-O键或类似键的化合物)的底层时，这种处理是非常有效的，这是由于Si-O-Si键等将被断开，得到一反应性基团例如Si-OH。
这种硅烷偶联剂薄膜具有的厚度相当于单分子膜的厚度或单分子膜组合形成的超薄膜的厚度，并且更具体地说，大约为1-20nm的厚度。
                        实施例
下面，本发明将参考实施例进行更详细的描述，它们绝不限定本发明范围。同时也描述对比实施例。
实施例1
求取用有机溶剂稀释的混合有硅石颗粒的UV可固化的树脂制成的涂层的最佳加热干燥的条件
最佳加热干燥条件是通过研究用DeSolite Z7503(JSR有限公司生产，硅石颗粒固定的类型)作为含硅石颗粒的UV可固化的树脂制成的涂膜来进行的。该混合有硅石颗粒的、UV可固化的树脂含有丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)和甲基乙基酮(MEK)，它们在稀释溶液中的体积比为9∶1。该产品在没有进一步稀释的情况下作为涂膜溶液。固体含量、也就是总涂层溶液中除开稀释溶剂之外的非挥发性组分的浓度为60％(重量％)。树脂中硅石颗粒的平均颗粒大小大约为10nm，树脂中硅石颗粒的浓度为38％(重量％)。
用混合有硅石颗粒的UV可固化的树脂(JSR有限公司生产的DeSo1ite Z7503)以每2秒6000rpm的速度抛出树脂，来旋涂直径为120mm、厚度为0.6mm的聚碳酸酯基材。将该涂膜在60℃空气中干燥3分钟，并用UV射线(高压水银灯，550mJ/cm2)固化。该固化了的膜的厚度大约为3.4μm。
使用不同干燥温度和干燥时间，重复上述步骤来制成几个样品。所有样品中，固化膜基本上具有相同的厚度，它大约为3.4μm。
另一方面，通过在上述“每2秒6000rpm”到“每60秒6000rpm”的范围内改变旋涂条件，并且在不进行加热干燥的旋涂之后立即进行UV可化固，来制成不进行加热干燥步骤的样品。还通过在旋涂中应用不同的抛出时间来制成样品。应当说明的是，只要抛出时间为2秒或更多，不同抛出时间下制成的薄膜基本上具有相同的厚度。
从不同成膜条件下制成的样品中选出几个样品，并用气相色谱来评价这些样品中残留在膜中的溶剂量，并用X射线荧光分析法来分析膜表面硅原子的密度。测试的这些结果表示在表1和2中。
                        表1
旋涂条件转速/时间 加热干燥条件℃/时间 残留PGMEA的量(重量％) 残留MEK的量(重量％)  残留溶剂的总量(重量％)
6000rpm/2秒6000rpm/10秒6000rpm/30秒6000rpm/60秒 60℃/3分钟无无无     2.432.931.580.50     0.550.780.660.64     2.983.712.241.14
表2
    旋涂条件转速/时间     加热干燥条件℃/时间     Si密集度(kcps)
    6000rpm/2秒     室温/1分钟室温/3分钟40℃/1分钟40℃/3分钟60℃/1分钟60℃/3分钟80℃/1分钟80℃/3分钟     198.70197.45197.18198.22198.10201.72200.63204.23
    6000rpm/60秒     无     193.59
下面，将上述样品中的主要样品在下述条件下进行Taber摩擦测试。使用的磨轮是CS-10F，测试载荷4.9N下500转之后的光雾值(△光雾(％))。该光雾值是用Tokyo Denshoku Gijutsu Center生产的光雾计TC-HIIIDPK测试的。在下述条件下，用热冲击试验评价上述样品中几个样品的可靠性：高温室的温度/时间为70℃/30分钟，低温室的温度/时间为-20℃/30分钟。重复100次上述骤冷循环之后，肉眼证实了膜中产生裂缝。结果表示在表3中。
                          表3
    旋涂条件转速/时间 加热干燥条件℃/时间 摩擦测试之后的光雾值(△光雾(％)) 热冲击测试后的裂缝
6000rpm/2秒 室温/1分钟室温/3分钟40℃/1分钟40℃/3分钟60℃/1分钟60℃/3分钟80℃/1分钟80℃/3分钟     -6.9---5.75.86.2     有有有有有无无无
6000rpm/60秒     无     13.0     有
该结果说明，通过室温下干燥大约3分钟达到足够高的底层的耐磨性水平。然而，这种干燥条件下该固化了的膜的可靠性仍然不足，因此为提供膜的足够可靠性，特别是足够的耐开裂性，干燥温度和时间分别为60℃下至少3分钟是必要的。换句话说，表1中的结果说明，与加热干燥是在60℃下进行3分钟相比，即使旋涂是在至少30秒6000rpm的速度抛出而不进行加热干燥，膜中残留溶剂的量也还是更少。这进一步证实，在比60℃下干燥3分钟更温和的条件下进行干燥之后，耐磨性和可靠性的不足不是由于膜中残留的有机溶剂、而是由于膜中硅石颗粒的密度梯度不够造成的。
事实上，表2说明，与其它样品相比，当加热干燥是在比60℃下进行3分钟更严酷的条件下进行时，检测到明显更高的Si密集度。这有力地说明，硅石颗粒的密度梯度是由于硅石对膜表面的自组合产生的，并且重复热冲击循环所引起的内应力被这种密集度梯度所缓解。因此，在下面的实施例部分，形成由混合有硅石颗粒的UV可固化的树脂组成的底层的加热干燥条件被假定为60℃下干燥3分钟。
底层的评价
用混合有硅石颗粒的UV可固化的树脂(JSR有限公司生产的DeSolite Z7503，含硅石颗粒型)旋涂直径为120mm厚度为0.6mm的聚碳酸酯基材。将该涂膜于60℃空气中干燥3分钟，以去掉溶剂，并用UV射线(高压水银灯，550mJ/cm2)固化。该固化了的膜的厚度大约为3.4μm(基材1)。
然后，使用与上述相同的磨轮和载荷条件，通过Taber摩擦试验，评价这样处理的表面的耐磨性。100次摩擦旋转之后测得光雾值(△光雾)为2.0％。将该基材继续放在摩擦试验机中继续进行评价。总共500次摩擦旋转之后测试的光雾值(△光雾)为5.3％。这些结果表明该表面有极高的防刮性。使用接触角仪(KyowaInterface Science有限公司生产的CA-D)在20℃、60％RH(相对湿度)下，还对该处理表面对水的接触角进行测试。其接触角为72.5°。
对比实施例1
用UV可化固丙烯酸树脂(Nippon Kayaku有限公司生产的HOD-3091)旋涂直径为120mm厚度为0.6mm的聚碳酸酯基材，将该涂膜用UV射线(高压水银灯，550mJ/cm2)固化。该固化了的膜的厚度大约为3.3μm(基材2)。
重复实施例1的方法，用Taber摩擦试验评价该基材。100次摩擦旋转和500次摩擦旋转之后的光雾值分别为14.0％和36.2％，该防刮性比实施例1的防刮性显著地变差。重复实施例1的方法，还评估了该经处理了的表面对水的接触角，其对水的接触角为97.7°。另一方面，处理表面对正辛烷的接触角为0°。因此，使用常规UV可固化的树脂的硬涂层处理，可以赋予表面以一定程度的拒水性而不能赋予表面以拒油性，此时推测，这种处理可以赋予表面以耐有机污染物例如指印的性能。
实施例2
对进行了硬涂层处理的基材1的表面用0.1％(重量％)的DSX的全氟己烷溶液(Daikin工业公司生产)旋涂，其中的DSX的全氟己烷溶液是通式(1)范围内的拒水和拒油硅烷偶联剂，将该样品于60℃空气中干燥10小时来进行化学吸附(基材3)。硅烷偶联剂薄膜的厚度大约10nm。
重复实施例1的方法测试经这样处理过的基材3对水的接触角。其对水的接触角为114.0°，该角度说明，与偶联剂处理之前的基材1相比，其拒水性显著提高。
重复上述方法，还测试了该基材表面对正辛烷的接触角，其对正辛烷的接触角为47.2°，而对正十六烷的接触角为63.8°。因此，该实施例的处理表面被证实不但有拒水性，而且有拒油性，以及对有机污染物例如指印的高的耐抗性。该基材表面的临界表面张力γc为12mNm-1。
然后，用Bemcot Lint Free CT-8(Asahi化学工业公司制造)在4.9N载荷下对表面摩擦300次循环之后，测试该经处理的表面对水的接触角。测试的对水的接触角为112.0°。基材表面的临界表面张力γc基本上等同于摩擦之前的值。此时证明，该表面的拒水性还很高，并且拒水和拒油偶联剂与底层表面具有高的粘合力。
对比实施例2
对进行了硬涂层处理的基材2的表面用0.1％(重量)的DSX的全氟己烷溶液(Daikin工业公司生产)旋涂，其中的DSX的全氟己烷溶液是通式(1)范围内的拒水和拒油硅烷偶联剂，将该样品于60℃空气中干燥10小时来进行化学吸附(基材4)。硅烷偶联剂薄膜的厚度大约10nm。
重复实施例1的方法，测试经这样处理的表面对水的接触角，其对水的接触角为111.2°。
然后，用Bemcot Lint Free CT-8(Asahi化学工业公司制造)在4.9N载荷下对表面摩擦300次循环之后，测试该经处理的表面对水的接触角。测试的对水的接触角低到100.7°，该角度基本上等于涂覆硅烷偶联剂之前基材2对水的接触角。此时证实，硅烷偶联剂极少地留在表面，并且耐磨性和可靠性都不及实施例1的耐磨性和可靠性。此时，基材表面的临界表面张力γc为35mNm-1，该张力基本上等于基材2的UV可化固丙烯酸树脂表面(对准实施例1)的临界张力。
如上所述，根据本发明处理的基材，透光层表面具有优异的防刮性，并且当在其表面上涂覆拒水和拒油偶联剂薄膜时，该薄膜与透光层的粘合力更强。因此，硅烷偶联剂薄膜的有利性能被保持在其开始时的有利的水平上。另外，即使在该表面上形成硅烷偶联剂薄膜，并且形成的薄膜或者是单分子膜或由单分子膜组合的薄膜，但是经硬涂层处理的表面的有利的可靠性也被充分地反映出来。结果，得到的制品具有优异的性能，该性能不但包括偶联剂薄膜的防刮性，而且包括硬涂层处理表面的耐磨性。
实施例1、2和对比实施例1和2中制备的基材1-4的接触角表示在表4中。
                          表4
基材                                       处理表面的接触角
                   水    正辛烷初始     正己烷初始
    初始   表面摩擦之后
  实施例1对比实施例1实施例2对比实施例2   72.5°97.7°114.0°111 .2°      --112.0°100.7°     -0°47.2°-      --63.8°-
实施例3
通过溅射蚀刻来处理内层表面、以确保内层和表面层边缘处好的粘合力之后，通过使用SiO2靶溅射，在实施例1的基材1表面形成100nm厚的表面层(基材11)。
然后，重复实施例1的方法，通过Taber摩擦试验评价该基材的耐磨性。100次和500次摩擦循环之后的光雾值(△光雾，％)分别为0.6％和2.2％，这进一步说明，即使同实施例1相比，该基材的耐磨性也得到显著提高。
对比实施例3
处理了内层表面之后，通过使用SiO2靶溅射，在基材2上形成100nm厚的表面层(基材12)。
然后，重复实施例1的方法，通过Taber摩擦试验评价该基材的耐磨性。100次和500次摩擦循环之后的光雾值(△光雾，％)分别为9.3％和32.4％，这说明与其防刮性不及实施例1和3的对比实施例1相比，该基材没有实质性的改进。
实施例1、3和对比实施例1、3的结果表明，本发明的优点通过溅射形成的表面SiO2层而实现。
摩擦试验之后，实施例1、3和对比实施例1、3中基材1、2、11和12的光雾值(△光雾，％)表示在表5中。
                            表5
基材              摩擦试验中的△光雾(％)
100次旋转之后 500次旋转之后
    实施例1实施例3对比实施例1对比实施例3     2.00.614.09.3     5.32.236.232.4
实施例4在具有聚碳酸酯基材(其光入射一侧没有涂覆保护层)的DVD-RAM(记录容量，2.6G比特/面)中，在光入射一侧的基材表面旋涂一种混合有硅石颗粒的UV可固化的树脂(JSR有限公司生产的DeSolite Z7503)。将该涂层在60℃空气中加热3分钟以去掉溶剂，并用UV射线(高压汞灯，550mJ/cm2)固化。该固化了的膜的厚度大约为3.4μm。将这样处理的表面用0.1％(重量％)的DSX的全氟己烷溶液(Daikin工业公司生产)旋涂，其中的DSX的全氟己烷溶液是通式(1)范围内的拒水和拒油硅烷偶联剂，将该样品于60℃空气中加热10小时来进行化学吸附(介质1)。硅烷偶联剂薄膜的厚度大约10nm。
然后，在光盘的直径为39.5-57.5mm的区域内记录随机信号，来测试记录中的误码率(BER)。整个记录区域中的平均误码率为4.4×10-5。然后，在该盘的整个记录区域中按下指印并尝试读盘。该盘是不可读取的。然后将该盘沿径向从内围到外围用Bemcot LintFreeCT-8(Asahi Chemical工业有限公司生产)以100±10g/cm2的压力擦拭20次，由此擦掉该盘上的指印。擦掉指印后，该盘重新写入和读取。平均BER为2.2×10-4，以与初始状态相近的误码率进行读取是可能的。由此证实，通过用拒水和拒油偶联剂处理该盘，可以显著增加对有机污染物的抵制。该结果表示在附图3中。该处理表面还表现出优异的防刮性。应当说明的是，记录/读取光束是从硅烷偶联剂薄膜一侧照射的，该偶联剂薄膜形成在具有中介的树脂层的基材上。
对比实施例4
在具有聚碳酸酯基材(其光入射一侧没有涂覆保护层)的DVD-RAM(记录容量，2.6G比特/面)中，在光入射一侧的基材表面旋涂了UV可化固丙烯酸树脂(Nippon Kayaku有限公司生产的HOD-3091)，并将该涂层用UV射线(高压汞灯，550mJ/cm2)固化。该固化了的膜的厚度大约为3.4μm(介质2)。
然后，在光盘的直径为39.5-57.5mm的区域内记录随机信号，来测试记录中的误码率(BER)。其平均误码率为2.2×10-5。然后，在该盘的整个记录区域中按下指印并尝试读盘。该盘与介质1的情况同样是不可读取的。然后将该盘沿径向从内围到外围用BemcotLintFreeCT-8(AsahiChemical工业有限公司生产)以100±10g/cm2的压力擦拭20次，由此擦掉该盘上的指印。擦掉指印后，该盘重新写入和读取。其平均BER为7.8×10-3，与初始状态相比，说明误码率显著变差。换句话说，用常规UV可固化的树脂形成硬涂层时，指印是不可能全部去掉的。该结果也表示在附图3中。该处理表面还表现出不及介质1的防刮性。应当说明的是，记录/读取光束是从形成在基材上的树脂层一侧照射的。
实施例5
实施例4中，在DVD-RAM的光入射一侧的基材表面上形成一个DeSolite Z7503(JSR有限公司生产)膜。该固化了的膜的厚度为3.4μm。然后，重复实施例3的方法，对该表面进行处理以作表面改性，并通过溅射形成厚度为100nm的SiO2层。重复实施例4的方法，在该SiO2层上形成厚度大约10nm的硅烷偶联剂薄膜(介质11)。该盘具有与实施例4相等的防污性，而防刮性比实施例4得到进一步提高，与实施例3的结果相当。
实施例6
在一磁光盘中，该盘的聚碳酸酯基材上没有保护层而在记录层一侧具有一个作为最上层的UV可化固丙烯酸树脂，该基材表面和记录层一侧的保护性涂层的表面分别是用通过重复实施例3的方法形成的一层混合有硅石颗粒的UV可固化的树脂层、然后是用一层硅烷偶联剂薄膜(基材3)形成的。
发现，这样制备的介质3表现出优异的耐磨性以及优异的防污性。
当通过从基材一侧照射光盘并移动与硅烷偶联剂薄膜(形成在记录层的保护层一侧)接触的磁头时，发现，经该处理的盘表面在移动磁头时起一个润滑膜的作用，产生好的移动性以及优异的耐久性。
                      本发明的优点
如上所述，本发明提供了具有优异防刮性的光信息介质。本发明还能提供可以维持很长时间的充足的防污性(特别是，易于去掉污染物)。因此，当该光信息介质例如光盘没有被不适当地用在盒式存储器、唱片、或盒中时，不会经受严重的污染问题。
尽管已经描述了一些优选的实施方式，但是参考上述技术可以对其进行多种改变。因此应当理解的是，本发明可以在后面权利要求的范围内实施而不必一定与具体描述的相同。

Claims (18)

1一种可光学地记录和/或一读取的光信息介质，其中
在所述介质的至少一个表面上涂覆有一层含有拒水或拒油取代基的硅烷偶联剂薄膜，所述硅烷偶联剂用下述通式(1)表示：
             R1-Si(X)(Y)(Z)    (1)
其中R1是拒水或拒油取代基；X,Y和Z独立地是一价基团；并且X,Y和Z中至少一个是可以通过与硅烷醇基团缩聚而形成Si-O-Si键的基团；并且
所述介质具有与所述硅烷偶联剂薄膜接触的底层，至少所述底层的表面含有具有用通式(2)表示的化学键的化合物：
                     M-A    (2)
其中M是金属原子(包括半金属)，A是选自O,S,Se和Te，氮原子或碳原子的硫属元素原子。
2根据权利要求1的光信息介质，其中涂覆了所述硅烷偶联剂的底层表面包括一种激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有一金属(包括半金属)硫属元素化物颗粒，并且所述金属硫属元素化物颗粒的平均颗粒大小至多达到500nm。
3一种可光学地记录和/或一读取的光信息介质，其中
在所述介质的至少一个表面上涂覆有一层含有拒水或拒油取代基的硅烷偶联剂薄膜，所述硅烷偶联剂用下述通式(1)表示：
              R1-Si(X)(Y)(Z)    (1)
其中R1是拒水或拒油取代基；X,Y和Z独立地是一价基团；并且X,Y和Z中至少一个是可以通过与硅烷醇基团缩聚形成Si-O-Si键的基团；并且
所述介质具有与所述硅烷偶联剂薄膜接触的底层，所述底层具有一个含有一个金属(包括半金属)化合物薄层的表面，该金属薄层与所述硅烷偶联剂薄膜接触，厚度达到1μm，和一个厚度比所述薄层较厚的含金属(包括半金属)化合物的层，它与所述薄层接触并且在所述硅烷偶联剂薄膜的背面。
4根据权利要求3的光信息介质，其中所述与金属薄层接触的含金属(包括半金属)化合物的层包括一种激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物的金属化合物的颗粒，所述金属化合物的颗粒的平均颗粒大小至多达到500nm。
5根据权利要求3的光信息介质，其中所述与薄层接触的含金属(包括半金属)化合物的层包括一种含有一种可水解的金属(包括半金属)化合物的组合物。
6根据权利要求3的光信息介质，其中所述与薄层接触的含金属(包括半金属)化合物的层包括一种含有聚硅氮烷的化合物。
7根据权利要求1-6中任一项的光信息介质，其中通式(1)中的取代基是拒水或拒油的氟代烃取代基。
8根据权利要求1-7中任一项的光信息介质，其中通式(1)中的X,Y和Z中至少一个选自卤素、-OH,-OR2(其中R2是烷基)，-OC(O)CH3,-NH2和-N=C=O。
9根据权利要求1-8中任一项的光信息介质，其中
所述介质具有一种基材，并且记录和/或读取是通过从所述基材一侧照射光束完成的，并且
所述硅烷偶联剂薄膜形成在光束入射一侧。
10根据权利要求9的光信息介质，其中
所述光信息介质是用于磁场调制工艺的光磁盘，该盘在基材上形成一个记录层，其中记录和读取是通过从所述基材一侧照射光束完成的，其中一磁头在所述记录层的一侧移动，并且
所述盘在光束入射的一侧和磁头的一侧涂覆有所述的硅烷偶联剂薄膜。
11一种包括一种基材和在基材上形成的一个薄膜层的光信息介质，该介质通过从所述基材或所述薄膜层一侧照射光束来进行光学地记录和/或一读取，其中
所述介质在光入射一侧涂覆有厚度达到1μm的薄层和厚度比所述薄层较厚的含金属(包括半金属)化合物的层，其中的薄层包括一种选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物的金属(包括半金属)化合物，所述的含金属(包括半金属)化合物的层与所述薄层接触并在光入射一侧的背面。
12一种包括一种基材和在基材上形成的一个薄膜层的光信息介质，该介质通过从所述基材或所述薄膜层一侧照射光束来进行光学地记录和/或一读取，其中
所述介质在光入射一侧涂覆有厚度达到1μm含有硬碳(类似金刚石的碳)的薄层和厚度比所述薄层较厚的含金属(包括半金属)化合物层，所述的含金属(包括半金属)化合物层与所述薄层接触并在光入射一侧的背面。
13根据权利要求11或12的光信息介质，其中所述与所述薄层接触的所述含金属(包括半金属)化合物层包括一种激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物的金属化合物颗粒，所述金属化合物颗粒的平均颗粒大小至多达到500nm。
14根据权利要求11或12的光信息介质，其中所述与薄层接触的含金属(包括半金属)化合物层包括一种含有可水解的金属(包括半金属)化合物的组合物。
15根据权利要求11或12的光信息介质，其中所述与薄层接触的含金属(包括半金属)化合物层包括一种含有聚硅氮烷的化合物。
16一种包括一种基材和在基材上形成的一个薄膜层的光信息介质，该介质通过从所述基材或所述薄膜层一侧照射光束来进行光学地记录和/或一读取，其中
所述介质在光入射一侧形成一个透光层，至少一部分所述透光层含有一激发高能光束可固化的树脂，该树脂含有选自金属(包括半金属)硫属元素化物、金属(包括半金属)氮化物、和金属(包括半金属)碳化物的金属化合物颗粒，所述金属化合物颗粒的平均颗粒大小至少达到500nm。
17根据权利要求4、13或16任一项的光信息介质，其中所述金属化合物颗粒是一种金属硫属元素化物的颗粒。
18根据权利要求2、4、13或17任一项的光信息介质，其中所述金属硫属元素化物颗粒是硅石颗粒。
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