CN1469364A - 模压光学多层记录介质的透明压模及该记录介质的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种具有良好性价比，易与光致固化树脂层分离(脱模)的压模。通过使用该压模，还提供一种具有高生产率制造光学多层记录介质的方法。该光学多层记录介质的制造方法包括以下步骤：依次在一基板上层叠一未固化的光致固化树脂层和一由非晶态聚烯烃树脂制成的透明压模；用透过该透明压模的光固化该未固化的光致固化树脂；以及去除该透明压模。

Description

模压光学多层记录介质的透明压模 及该记录介质的制造方法

背景技术

(1)发明领域

本发明涉及一种用于模压光学多层记录介质的透明压模以及用于制造光学多层记录介质的方法。

(2)相关技术的描述

近来，对能够配置或记录大容量数据如数字高清晰图像(highvision)的大容量介质进行了研究。首先，广泛研究了具有一由两层或多层组成的记录表面的多层记录介质，这是因为尽管其体积小，却能进行大容量记录。

这种光学多层记录介质的一种一般性例子表示在图1中，其中示意性表示出其剖面图。在该图中，表示出单面双层型可重写记录介质的一个例子。

在由具有相对较高硬度的材料，如例如聚碳酸酯的树脂、玻璃和金属制成的基板1的一侧，形成一第一相变记录层2。基板1上具有用于构成记录标志的凸凹部分，在基板1的所述一侧成螺旋形地形成，或者形成为同心圆形。位于基板1凸凹部分上的该第一相变记录层2具有凸凹形状，从而在该处形成记录标志。

在该第一相变记录层2上，依次形成一由透明材料(一般为树脂)制成的可透光中间层3，一第二相变记录层4和一保护层5。

该透光中间层3上具有用于形成记录标志的凸凹部分(导槽)，在层3的层4一侧成螺旋形地形成或者形成为同心圆形。位于基板1凸凹部分上的该第二相变记录层4具有凸凹形状，从而在该处形成记录标志。

由透明材料(一般为树脂)制成的保护层5保护该第二相变记录层4。

如图2和3示意性所示，该光学多层记录介质如此制造。

首先，如图2B所示，在具有用于形成记录标志的凸起部分的基板1(参见图2A)上，通过树脂模压或蚀刻形成第一相变记录层2，然后通过旋转涂覆等在其上施加一未固化的光致固化树脂3a，随后在该光致固化树脂3a保持为其未固化状态时，将一压模6a层压其上(参见图2C)。

压模6a由玻璃或诸如聚碳酸酯的高透明树脂制成，且透光。另一方面，第一相变记录层2不透光或者几乎不透光，因为它具有一金属反射层。

压模6a在其基板1一侧具有凸凹部分，从而当未固化的光致固化树脂3a被固化并变成透光中间层3时，在层4一侧表面上形成用于记录的导槽。

之后，如图3A所示，通过压模6a，用波长适合于进行固化的光照射光致固化树脂3a，从而使该光致固化树脂3a固化，变成可透光中间层3。

此后，如图3B-3D所示，移去该压模6a，然后依次在该透光中间层3上形成第二相变记录层4和保护层5。

在如上所述光学多层记录介质的制造方法中，存在压模6a不易与光致固化树脂3a固化时形成的透光中间层3分离(脱开)的问题。当采用由聚碳酸酯制成的压模时，该压模难以与透光中间层分离。

在这方面，当采用由玻璃制成的压模时，压模易于与透光中间层分离。不过，在这种情形中，与由聚碳酸酯制成的压模不同，不可能利用原模模压复制大量压模，因为通过蚀刻等强制形成压模的凸凹部分会导致制造步骤数量增大，以及较高成本。可通过重复使用由玻璃制成的压模来避免该问题，不过，工人难以处理由玻璃制成的压模，且其易于破裂。

在这方面，可以采用用一种脱模剂涂覆聚碳酸酯制成的压模的措施，不过，这种措施具有诸如包括上述涂覆步骤的制造步骤数量增加的缺点，以及在该涂覆步骤中引入灰尘等时不能实现凹入部分所需形态的潜在问题。

发明概述

从而，本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种具有良好性价比、能很容易地与光致固化树脂层分离(脱开)的压模，以及可使用这种压模实现的光学多层记录介质的高生产率制造方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于模压光学多层记录介质的透明压模，其特征在于该透明压模由非晶态聚烯烃树脂制成。

上述透明压模由热塑性非晶态聚烯烃树脂组成，易于形成(模制)。利用上述结构，可以使用原模，提高了压模本身的生产率，可降低压模的成本，实现与光致固化树脂层良好的分离(脱开)。

本发明还在于提供一种光学多层记录介质的制造方法，包括以下步骤：在一基板上依次层叠一未固化的光致固化树脂层和一由非晶态聚烯烃树脂制成的透明压模；用透过该透明压模的光将该未固化的光致固化树脂固化；以及去除该透明压模。

利用上述结构，可以良好生产率和较低成本制造光学多层记录介质。

附图简要说明

图1为光学多层记录介质一例子的示意图(单面双层型可重写记录介质)，本发明可应用于该光学多层记录介质；

图2A，2B和2C为图1所示光学多层记录介质的传统制造方法的示意图；

图3A，3B，3C和3D为图1所示光学多层记录介质另一种传统制造方法的示意图；

图4A，4B和4C为图1所示光学多层记录介质根据本发明的制造方法的示意图；

图5A，5B，5C和5D为图1所示光学多层记录介质根据本发明的另一种制造方法的示意图；

图6A为图1所示光学多层记录介质的第一相变记录层的一个例子的展开示意图；

图6B为图1所示光学多层记录介质的第二相变记录层的第一实例的展开示意图；

图6C为图1所示光学多层记录介质的第二相变记录层的第二实例的展开示意图；

图7为另一例光学多层记录介质(单面三层型可重写记录介质)的示意图，本发明可应用于该光学多层记录介质；

图8A和8B为使用根据本发明的压模，形成图1所示光学多层记录介质的保护层的一个例子的示意图；

图9A为表示用原子间力显微镜(AFM)观察到的原模的凹槽的横截面图，该横截面是使用本发明的压模在层表面上形成的导槽的横截面；

图9B为表示用原子间力显微镜(AFM)观察到的使用本发明压模在层表面上形成的凹槽的横截面图；

图10A为表示对于使用由镍制成的压模形成的层，减小厚度非均匀性的结果的曲线；以及

图10B为表示对于使用本发明由非晶态聚烯烃树脂制成的压模形成的层，减小厚度非均匀性的结果的曲线。

最佳实施例说明

在本发明中，构成透明压模用的树脂必须为非晶态聚烯烃树脂。在这方面，这种非晶态聚烯烃树脂最好为能使用由金属等制成的原模精确模压的非晶态聚烯烃树脂，例如，玻变点等于或低于200℃，并且在模压时具有较高流动性的非晶态聚烯烃树脂。由于必须用透过压模的光致固化该光致固化树脂，故该压模对于固化该光致固化树脂必须的波长区域的光必须具有高透过性。此外，为了便于压模与光致固化树脂分离(脱模)，该压模必须具有良好的耐酸、碱和极性有机溶剂性。另外，当采用常规晶态聚烯烃树脂作为压模材料时，模压时的残余应力导致结晶过程应力弛豫，使压模弯曲，从而该压模的透明度和平面度变得不适合。因此，用作压模材料的聚烯烃树脂必须是非晶态的。

上述的非晶态聚烯烃树脂为，例如ZEONOR(ZEON公司制造)，ZEONEX(ZEON公司制造)，APL(三井化学有限公司制造)，APO(三井化学有限公司制造)和ARTON(JSR公司制造)。

采用这种非晶态聚烯烃树脂作为其原材料，使用由金属或玻璃制成、利用蚀刻等给出必要形状的原模，压制透明压模。最好，通过将模压温度设置得较低来执行该压制过程，从而提高模压精度(即微小凹部的精度)。

虽然压模的厚度基本上不限定为任何特定值，不过优选为0.6mm到1.5mm，这是因为必须用透过压模的光来固化光致固化树脂，并且压模必须具有作为压模所需的一定机械强度。最好为大约1.1mm，从而能使压模的使用与模压基板时所使用的相同。

在一次使用之后，通常重复使用压模。虽然最好仅使用一次，不过通过选择起始树脂材料，通过优化形成透光中间层的光致固化树脂及其固化条件，或者通过在重新使用之前对其进行检查，可使用两次或更多次。

本发明中的光致固化树脂为树脂合成物，其中复合有对诸如可见或紫外光敏感的用于光聚合的引发剂。

下面，将参照图4和5说明根据本发明的光学多层记录介质的制造方法，其中采用上述压模。

如图4B所示，在图4A所示基板1上形成一第一相变记录层2，为不透光层，然后，在第一相变记录层2上投下粘度为50-800mPs的未固化的光致固化树脂3a。在投下之后，将上述由非晶态聚烯烃树脂制成的压模6放置在其上，如图4C所示。此时，光致固化树脂3a自然散布开。当基板以每分钟2000-6000周的速度旋转时，光致固化树脂3a在特定区域上散布特定厚度，一般可以设定为20-30μm。除了选择转速和旋转时间周期以外，通过选择光致固化树脂的粘度，可以控制光致固化树脂3a的层厚。

因此，在其上具有不透光层(即第一相变记录层2)的基板上依次层叠未固化的光致固化树脂3a和由非晶态聚烯烃树脂制成的压模6，之后，用透过该压模的光致固化该未固化的光致固化树脂。

也就是说，如图5A所示，通过压模6照射波长适合于使光致固化树脂固化的光，如紫外光，从而固化该光致固化树脂，以便形成透光中间层3。

然后，如图5B所示，去除压模6。根据本发明的压模6易与透光中间层3分离。连一部分压模6都不会残留在透光中间层3上，从而可制造高质量、高可靠性的光学多层记录介质。

此后，如图5C和5D所示，在透光中间层3上依次形成一第二相变记录层4和一保护层5，从而制造出光学多层记录介质。

下面，作为如上所述形成的第一相变记录层2结构的一个例子，在图6A中表示出图1所示第一相变记录层2的局部展开示意图。

该第一相变记录层2包括：依次在基板1上形成的一由铝或银合金制成的金属反射器膜2a，不具有或者几乎不具有透光性，且通过形成金属薄膜的方法，如蒸发、化学汽相沉积(CVD)和溅射方法形成；一第一介电薄膜2b；一相变记录膜2c；和一第二介电薄膜2d，其中改变相变记录膜2c的光学特性，从而能记录和擦除信息。

至于第二相变记录层4的详细构造有两种类型。图6B和6C分别示意性表示出第一和第二类。

对于第一类，第二相变记录层4包括：依次在透光中间层3上形成的一第一介电薄膜4a；一相变记录膜4b；和一第二介电薄膜4c；而对于第二类，第二相变记录层4包括：依次在透光中间层3上形成的一介电薄膜4d；一半透明金属薄膜4e；一第一介电薄膜4a；一相变记录膜4b；和一第二介电薄膜4c。

在上述例子中，有两个记录层。而如果形成三个记录层，则在第二相变记录层4与保护层5之间形成另一透光中间层和一与第二相变记录层结构相同的第三相变记录层。图7中示意性表示出这种包括三个记录层的例子。在制造具有超过三个记录层的记录介质时，根据记录层数量增加透光中间层和相变记录层的数量。

在上面的描述中，解释了单面双层型或单面多层型可重写记录介质的例子。不过，根据本发明的光学多层记录介质制造方法也可以应用于双面双层型或双面多层型可重写记录介质。

作为本发明的一种变型，除第一和第二相变记录层以外的一个或多个记录层可以为其中组合有一由金属或电介质组成的反射器层或半透明反射器层，和一染料层的记录层，或者可以为专门用作重新使用、其中组合有一由金属或电介质组成的反射器层或半透明反射器层和一ROM标志层的记录层。

可以使用本发明的压模形成透光中间层。根据本发明的压模还可用于形成图1所示的保护层5，表明这种用途包含在根据本发明的光学多层记录介质制造方法的范围之内。

在如上所述光学多层记录介质的制造方法中，在如图5C所示形成第二相变记录层4之后，在光学多层记录介质的半成品上投下光致固化树脂5a，此后，如图8A所示，随着旋转半成品，在其上设置由非晶态聚烯烃树脂制成的压模7。

此处，与形成透光中间层的情形相似，可通过选择树脂的粘度、旋转速度和旋转的时间周期控制所形成树脂层的厚度。不过，一般说来，保护层的厚度为60-110μm，其比透光中间层3的厚度大。因而，最好使用粘度高于形成透光中间层3的光致固化树脂的光致固化树脂来形成保护层。

随后，如图8B所示，通过压模7照射其波长适合于将光致固化树脂固化的光，如紫外光，从而使光致固化树脂5a固化，以形成保护层5。

实例

下面，将描述根据本发明的光学多层记录介质制造方法的例子。

(由非晶态聚烯烃树脂制成的透明压模的制备)

使用环烯聚合物ZEONOR(ZEON公司制造)，用原模制备本发明的由非晶态聚烯烃树脂制成的透明压模。

透明压模的厚度为1.1mm。压模的一面具有凸凹部分(最大高度：20nm)，用于形成作为第二相变记录层的导槽，同心设置。

(光学多层记录介质半成品的制备)

在已经形成在聚碳酸酯基板(厚度：1.1mm)上的第一相变记录层上投下光(紫外光)致固化树脂(参见图4B)。然后，将前面制备的由非晶态聚烯烃树脂制成的压模放置在其上，之后旋转该基板，以便去除过量光(紫外光)致固化树脂。

之后，通过压模照射紫外光，以便固化该光致固化树脂，从而形成厚度为20μm的透光中间层。此后，从该处分离压模，从而获得盘形光学多层记录介质。易于实现压模从该处分离，没有压模残留在透光中间层上。

对如此形成的透光中间层进行评价。

对于使用前面所用次级-原模(即从原模转录出的金属压模)形成的聚碳酸酯基板的导槽，和使用压模形成的导槽，用原子间力显微镜(AFM)观察其横截面。图9A和9B分别表示其横截面。

图9A和9B表明，使用本发明压模形成的透光中间层的导槽精确复制了与用于模压的基板相似的原模的导槽。

发现根据其中使用本发明的压模的光学多层记录介质制造方法，产生了所不期望的副作用。下面，将解释所不期望的副作用。

在对本发明进行基础研究时，光(紫外光)致固化树脂(三菱Rayon有限公司制造的MP121)被投在一聚碳酸酯基板上(厚度：1.1mm)，该基板上未形成第一相变记录层。然后，一镍制成的压模(厚度：0.3mm)放置在其上，此后旋转该基板，以便去除多余的光(紫外光)致固化树脂。

之后，将紫外光照射在该聚碳酸酯基板一侧，以便使光致固化树脂固化，从而形成一透光中间层。然后，从该处分离该压模，从而得到盘形试验样品。沿中间层半径方向测量透光中间层的厚度。

图10A表示从使用镍制成的压模获得的试样样品中心测得的透光中间层在中间层半径方向的厚度变化，图10B表示从使用本发明非晶态聚烯烃树脂制成的压模获得的试验样品中心测得的透光中间层在中间层半径方向的厚度变化。

沿中间层圆周方向改变测量点，进行多次上述测量。在图10A和10B中，“圆周方向的平均值”表示厚度测量值的平均值，“min”表示最小值，“max”表示最大值。

图10A和10B所示的结果表明，与使用镍制成的压模的情形相比，当使用根据本发明的压模时，可显著减小透光中间层在其半径方向的厚度改变，并且可减小透光中间层沿其圆周方向的厚度改变(即，对于距离旋转中心的每个半径值，最大厚度与最小厚度之差)，该改变在光记录介质中进行记录和读出时引起误差。

可以如下考虑如上所述本发明的效果。

根据本发明的压模，当其放置在未固化的光致固化树脂层上时旋转。此时，基板由于旋转而轻微变形。当使用根据本发明的压模时，认为压模随基板变形而变形，因为压模由非晶态聚烯烃树脂制成，是比较软的材料。结果，认为形成了沿半径和圆周方向厚度改变较小的透光中间层。相反，当使用由高硬度材料如镍制成的压模时，似乎形成了厚度改变较大的透光中间层，因为不发生上述变形。

顺便提及，日本专利申请No.2002-196096的内容在此引作参考。

Claims (2)

1.一种用于模压光学多层记录介质用的透明压模，其特征在于该透明压模由非晶态聚烯烃树脂制成。

2.一种制造光学多层记录介质的方法，包括以下步骤：

依次在一基板上层叠一未固化的光致固化树脂层和一由非晶态聚烯烃树脂制成的透明压模；

用透过该透明压模的光固化该未固化的光致固化树脂；以及

去除该透明压模。

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