CN1977325A - 光学数据存储介质以及用于其生产的组合薄膜覆盖物 - Google Patents

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Abstract

描述了一种光学数据存储介质，所说介质至少包括：合成树脂基板，具有第一侧面和与第二相对侧面；第一叠层，包括：在所说基板的第一侧面上形成的数据存储叠层，在数据存储叠层上形成的透明叠盖层，数据存储叠层借助于聚焦的辐射束通过叠盖层是可读的。将湿气可渗透性＜0.5克/米2/天的第二叠层施加到基板的第二侧面(非输入侧面)。以此方式，介质在湿气影响下几乎没有或者根本没有任何弯曲。此外，描述了一种适合于卷装进出生产的组合薄膜。所说组合薄膜包括聚合物薄膜，特别是聚碳酸酯(PC)，和固定到聚合物薄膜的一个侧面上的压敏粘结剂(PSA)层，其特征在于：聚合物薄膜的另一个侧面的表面具有相当低的表面能量，以便当滚出时可以充分地释放PSA，在使用中与抗指纹功能组合起来。实现了相当廉价的卷装进出的组合薄膜，例如用于生产上述类型的光学数据存储介质。

Description

光学数据存储介质以及用于其生产的组合薄膜覆盖物
技术领域
本发明涉及光学数据存储介质，所说介质至少包括：
-合成树脂基板，合成树脂基板具有第一侧面和与第二相对的侧面，
-第一叠层，第一叠层包括：在所说基板的第一侧面上形成的数据存储叠层和在数据存储叠层上形成的透明覆盖层，数据存储叠层借助于聚焦的辐射束通过覆盖层是可读的。
本发明进一步还涉及用于生产这种光学数据存储介质的组合薄膜(combi-foil)覆盖层。组合薄膜意指多层的覆盖薄膜，至少包括(聚合物)薄膜和压敏粘结剂(PSA)。
背景技术
光学存储介质本身是公知的，具体来说例如由美国专利说明书5490131和6051298公开。致密光盘(以下称之为CD)、数字通用盘(以下称之为DVD)、和蓝光盘(BD)就是可以被认为是通常的光学信息介质的光盘的一些例子。蓝光盘(BD)是在本文开始段描述的那种类型。对于蓝光盘，数据存储叠层是在厚度约为1.1mm的盘基板上形成的，在数据存储叠层上设置厚度约为100微米的叠盖层。数据存储叠层可以包括多个记录层，在这种情况下覆盖层具有不同的例如降低的厚度。数据存储叠层对于湿气来说基本上是不可穿过的。蓝光盘介质是通过叠盖层读出的，因此必须具有优秀的光学质量。要说明的是，叠盖层可以包括一层或多层，例如单个的旋涂层，或者由压敏粘结剂(PSA)层粘结的或者由(旋涂的和紫外固化的)漆层粘结的树脂薄膜。只有蓝光盘的读出版本才具有信息凹坑，所说信息凹坑是在由反射层覆盖的基板内形成的，在这种情况下数据存储叠层简单地包括反射层，如金属。蓝光盘的一次性写入和可重复写入的版本没有凹坑(pits)，但具有一个连续的预置凹槽(pregroove)，借助于调制的聚焦辐射束局部改变数据存储叠层(如染料或金属合金)的数据存储层的光学性质来存储信息。要注意的是，在本文开始段使用的术语“数据存储叠层”不仅包括单层，而且还包括这样一些层的所谓叠层或层组(layer packet)，在可重复写入介质的情况下，例如包括金属、ZnS-SiO2、相变材料(如金属合金)、和ZnS-SiO2。在本文开始段，这样的叠层或层组还被认为是不可渗透的。
制造光盘的方法本身是公知的，并且使用了某些工艺，例如(压缩)注模，光致聚合作用，等等，盘形基板通常是由聚碳酸酯制造出来的。例如借助于真空蒸发或溅射可获得用于覆盖盘形基板中的凹坑或凸台和凹槽的反射层，反射层通常是由铝、或银(合金)或其它金属合金制造的。在只读的BD的情况下，将用作读出和保护层的叠盖层涂敷到数据存储叠层上，其中包括金属层如铝，从而可以保护这个薄的金属层不受由通常的物理接触引起的损伤。如以上所述，这个叠盖层通常是由利用具有压敏粘结剂的预制覆盖薄膜或者旋涂的和紫外固化漆提供的，或者完全借助于旋涂工艺旋涂的和紫外固化的漆提供的。这样的光盘通常用在大气相对湿度经受变化的环境里。例如，对于聚碳酸酯，在周围空气中存在的水蒸气或湿气吸入合成树脂基板和覆盖物中或者从合成树脂基板和覆盖物中排出，结果，在周围大气中出现相对湿度的涨落。由于存在不可渗透的金属层，在保护膜和合成树脂基板之间的湿气交换几乎不发生。相反，湿气只能吸入聚合物与空气的界面或者从聚合物与空气的界面排出。
湿度吸收使聚合物膨胀。湿气的吸入和排出导致聚合物中的水浓度梯度，由此引起基板和覆盖物的膨胀梯度，使盘弯曲，特别是在不可渗透的金属层发生轴向偏心的情况下更是如此。这样的弯曲的基本形状(通过弯曲力矩)是球形或伞形，即，通过夹紧形成钝形。盘的不适当的(偏离规定的)径向偏差是不期望出现的。不适当的径向偏差可能导致由激光光束强度分布的扰动引起的不可校正的读/写误差。已经提出了几种减小不适当的径向偏差或盘弯曲的解决方案。在US5490131中，建议使用轴对称。对于BD盘，这可能意味着在基板的第二侧面上对称地提供第一叠层的复制品。在全漆覆盖物的情况下，这不总是令人满意的，并且，对于覆盖薄膜来说这是一个相当昂贵的解决方案，因为覆盖薄膜或片是相当昂贵的。进而，淀积第二金属层以及粘结涂敷第二覆盖物增加了生产时间，并且降低了生产产量。
组合薄膜本身也是公知的。通常，它们具有多层结构，包括4层：
可任意处理的抗擦伤衬里或抗擦伤(AS)涂层；
聚合物(通常是聚碳酸酯)薄膜(foil)；
PSA；
可任意处理的释放衬里。
可任意处理的衬里对于污染进行保护，但有4个缺点：
附加成本；
浪费；
在涂敷和剥离之间发生的衬里收缩引起在粘结后应力释放，导致盘弯曲；
抗擦伤衬里的表面构形影响覆盖物的表面构形。
附加的抗指纹、抗静电和润滑涂层也由例如Naoki Hayashida等人的“用于无夹头的蓝光盘的高性能硬涂敷(High-performance hard coatfor cartridge-free Blu-ray Disc)”(日本杂志应用物理，42卷，750-753页，2003年)公开。
发明内容
本发明的第一个目的是提供在本文开始段描述的那种类型的光学数据存储介质，它在湿气的影响下几乎没有或者根本没有任何弯曲。
本发明的第二个目的是提供用于生产在本文开始段描述的那种类型的光学数据存储介质的、相当廉价的、可卷装进出(roll-to-roll)生产的组合薄膜。
第一个目的是由按照本发明的第一个方面的光学数据存储介质实现的，其特征在于：将湿气渗透性＜0.5克/米2/天的第二叠层施加到基板的第二侧面(非输入侧面)。优选地，湿气渗透性＜0.2克/米2/天。
本申请人已经注意到，轴对称是不需要的，重要的参数是控制湿气(即，水)的可渗透性。建议的水平限制是0.5克/米2/天，约为室内温度下在相对环境湿度阶跃(step)50％后24小时内由具有聚碳酸酯(PC)基板的BD计算的湿气吸收值1.77克/米2/天的25％。标准的可渗透性实验可以检测＞0.001克/米2/天，但是还可以通过在相对环境湿度阶跃后进行称重来简单测量湿气吸收值。
除了以上所讨论的以外，还可能出现的情况是，在某些情况下，光学数据存储介质或光盘包括一个数据存储叠层，数据存储叠层包括两个可读的数据存储层，两个可读的数据存储层用一个所谓的间隔层相互分开。显然，这样一种实施例落入本发明的保护范围内，其中这些数据存储层被认为是组合的数据存储叠层。
在光学数据存储介质的一个实施例中，第二叠层包括距基板最近的金属层和距基板最远的保护层。本申请人已经认识到，对于辐射束基本上是不透明的金属层可以有效地用作湿气阻挡层，因为这种介质是通过覆盖层进行读出的。这最好是CD型的涂层整理(top finish)，它包括一个金属层和约为5-10微米保护漆层，这种产品可以以极低的成本投入应用，例如对于溶剂注型覆盖薄膜，约为全轴对称的成本的1％。优点是，这种工艺是众所周知的，并且是从CD制造工艺开发出来的，具有高产量。CD涂层整理(top finish)极其有效地减小了由于周围环境相对湿度的变化引起的弯曲(图2)。通过附加的低成本测量，可以减小由于体积松弛的不对称性引起的弯曲，如下面描述的缓慢蠕变(creeping)的覆盖物。
优选地，金属层包括铝、铝合金、银、和银合金之一。优选地，保护层是紫外可固化的丙烯酸酯。例如，实际的不可渗透的铝层的厚度例如为50纳米，在上部有旋涂的例如5-10微米薄的紫外可固化的丙烯酸酯。旋涂的保护层用作下边的金属层的保护层。优选地，树脂基板包括聚碳酸酯(PC)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)之一。
当介质是只读蓝光盘(BD)、一次性写入BD、和可重复写入BD之一时，本发明都是可以应用的，因为这样的介质都有约为100微米的覆盖层并且是通过覆盖层读出的。
要说明的是，本发明还可以应用到例如包括几个聚合物层和湿气阻挡层的平板聚合物显示器。这些显示器可能会碰到类似的弯曲问题。
本发明的第二个目的是通过适合于卷装进出生产的组合薄膜实现的，所说组合薄膜包括聚合物薄膜(特别是聚碳酸酯(PC))和固定到聚合物薄膜的一个侧面上的压敏粘结剂(PSA)层，其特征在于：聚合物薄膜的另一个侧面的表面具有相当低的表面能量，以便当滚出时可以充分地释放(即，容易和平滑地释放)PSA。以此方式，可以有益地省去(可任意处理)释放衬里，只是要将衬里的释放功能与抗指纹(AF)功能组合成在薄膜上的组合的抗指纹/释放涂层，即有相当低的表面能量。涂敷这样一个涂层的显而易见的方法是例如通过物理蒸汽淀积(PVD)的卷到卷工艺。薄膜例如是由聚碳酸酯制成的。此外，薄膜可以具有抗擦伤涂层和/或抗静电涂层和/或润滑剂。AS和AF和释放功能可以集中在一个涂层里，按照另一种方式，AF涂层可以在AS涂层的上面。
在一个有益的实施例中，在本文开始段描述的那种类型的光学数据存储介质的特征在于：透明的叠盖层包括这样一种组合薄膜。
如果聚碳酸酯具有一个组合抗指纹和可释放性质的上涂层，就可以省去对于蓝光盘(BD)覆盖物的具有压敏粘结剂的聚碳酸酯的组合薄膜的释放衬里。
蓝光盘可用三种方法生产：
利用旋涂和紫外固化的漆覆盖物；
利用通过旋涂和紫外固化的漆粘结到溅射的基板的聚合物(通常是聚碳酸酯)、薄膜；
利用组合薄膜、聚合物(通常是聚碳酸酯)、具有压敏粘结剂(PSA)的载体薄膜。本发明涉及生产蓝光盘的最后一种方法的可卷装进出生产的组合薄膜。
附图说明
现在参照附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1A表示按照本发明的第一方面的光学数据存储介质的示意剖面图；
图1B表示按照本发明的第二方面的光学数据存储介质的示意剖面图；
图2表示按照本发明的数据存储介质(不可渗透的上表面)的径向倾角随时间的变化关系，与另外三个数据存储介质(不是按照本发明)进行了比较；
图3表示对于两种不同等级的聚碳酸酯(PC)的聚碳酸酯(PC)中的水的扩散性随绝对温度的倒数(1/K)的变化关系；
图4示意地表示按照本发明的可卷装进出生产的组合薄膜的剖面图。
具体实施方式
下面通过实例说明本发明。但是要说明的是，本发明不限于这样一些特定的实例，本发明只由所附的权利要求书的保护范围限制。
在图1A中，表示的是光学数据存储介质10。光学数据存储介质包括由聚碳酸酯制成的合成树脂基板1，它具有第一侧面1a和第二相对侧面1b。在基板1的第一侧面1a上形成第一叠层2。第一叠层2包括数据存储叠层3和在数据存储叠层上形成的透明的叠盖层4。数据存储叠层是借助于聚焦的辐射束9通过叠盖层可读出的。在基板叠层的第二侧面1b上形成第二叠层5，第二叠层5具有＜0.2克/米2/天的湿气渗透性。第二叠层包括由铝制成的厚度为40-130纳米的金属层6和由厚度为10微米的紫外固化的丙烯酸酯(例如Dainippon SD318)制成的保护层7。保护层例如是通过旋涂进行涂敷的。所说光学数据存储介质例如是只读蓝光盘(BD)、一次性写入的BD、和可重复写入的BD之一。
在图1B中，示出了本发明的第二方面的一个实施例。至少一层叠盖层4的特征延迟时间tR长于光学数据存储介质的特征湿气吸收时间tA，所说光学数据存储介质包括例如由聚碳酸酯制成的基板1。对于具有GE Lexan OQ 1020基板的蓝光盘，特征湿气吸收时间tA(当光学数据存储介质例如在1％内复原到它起始的径向偏差时)从室温下的约124小时一直下降到80℃的约21小时。树脂基板的特征体积松弛时间tV在约为1小时和100小时之间，取决于温度、聚碳酸酯等级和加工条件。叠盖层所包括的聚合物的平均摩尔重量要足够小，以使tR满足下列条件：tV＞tR＞tA。例如，PSA满足较低的分子量和/或较少的分支。
在图2中，表示按照本发明的随数据存储介质(不可渗透的上表面)的时间变化的径向倾角与3个其它的数据存储介质的几何形状的比较。曲线21表示当存在金属层6(基本上不可渗透的上表面)时按照本发明的径向倾角。曲线22表示完美对称的介质的径向倾角，一个昂贵的解决方案。曲线23表示非对称介质的径向倾角，具有层1、3、和4的标准蓝光盘几何形状。曲线24表示具有层1、3、和4的、并且在覆盖层4的上方激光入射侧具有附加的薄的不可渗透涂层的蓝光盘的径向倾角。
在图3中表示的是对于两种不同等级的聚碳酸酯(PC)，在聚碳酸酯中的水的扩散性随绝对温度的倒数的变化关系。从扩散理论中的扩散性kPC可以计算出水吸收时间刻度tA＝ckPC/d2，像在[Leedert vander Tempel的“聚碳酸酯光盘由水的吸收和老化引起的畸变”，“精密注入成型”所接受的章节，Hanser Verlag]和[Friedrich Bruder& Wilfried Hse的“用于光学数据存储介质的聚合物基板的水吸收和瞬态倾角”，日本杂志应用物理I，第38卷，1709-1710页，1999年]。
在图4中示意地表示按照本发明的可卷装进出生产的组合薄膜。从激光输入侧到叠层，图4表示的是释放和抗指纹涂层、光学抗擦伤涂层、聚合物薄膜、和PSA。
应当说明的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，在不偏离所附的权利要求书的范围的条件下，本领域的普通技术人员还能够设计出许多可替换的实施例。在权利要求书中，放在括号之间的任何参考符号不被认为是对这个权利要求的限制。术语“包括”并不排除存在除了权利要求中所列举的元件或步骤以外的元件或步骤。在元件前边的单词“一个”并不排除存在多个这样的元件。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的事实并不表示不能利用这些措施的组合带来优点。

Claims (9)

1、一种光学数据存储介质(10)，所说介质至少包括：
合成树脂基板(1)，合成树脂基板(1)具有第一侧面(1a)和第二相对侧面(1b)，
第一叠层(2)，第一叠层(2)包括：在所说基板的第一侧面上形成的数据存储叠层(3)，在数据存储叠层上形成的透明叠盖层(4)，数据存储叠层借助于聚焦的辐射束(9)通过叠盖层是可读的，其特征在于：
将湿气可渗透性＜0.5克/米2/天的第二叠层(5)施加到基板的第二相对侧面。
2、根据权利要求1所述的光学数据存储介质，其中：第二叠层包括距基板最近的金属层(6)和距基板最远的保护层(7)。
3、根据权利要求2所述的光学数据存储介质，其中：金属层包括铝、铝合金、银和银合金之一。
4、根据权利要求2或3中任何一个所述的光学数据存储介质，其中：保护层是旋涂的。
5、根据权利要求4所述的光学数据存储介质，其中：保护层是紫外可固化的丙烯酸酯。
6、根据权利要求1-5中任何一个所述的光学数据存储介质，其中：介质是只读蓝光盘(BD)、一次性写入BD、和可重复写入BD之一。
7、根据前述权利要求中任何一个所述的光学数据存储介质，其中：树脂基板包括聚碳酸酯(PC)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)之一。
8、一种适合于卷装进出生产的组合薄膜，所说组合薄膜包括聚合物薄膜和固定到聚合物薄膜的一个侧面上的压敏粘结剂(PSA)层，所述聚合物薄膜特别是聚碳酸酯(PC)，其特征在于：聚合物薄膜的另一个侧面的表面具有相当低的表面能量，以便当滚出时可以充分地释放PSA，即容易和平滑地释放PSA。
9、一种光学数据存储介质，至少包括：
合成树脂基板，合成树脂基板具有第一侧面和与第二相对侧面，
第一叠层，第一叠层包括：在所说基板的第一侧面上形成的数据存储叠层，在数据存储叠层上形成的透明叠盖层，数据存储叠层借助于聚焦的辐射束通过叠盖层是可读的，其特征在于：透明叠盖层包括根据权利要求8所述的组合薄膜。
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