DE3724819A1 - Optisches aufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium mit einer Schicht aus bestimmten Anthrachinonfarbstoffen oder einer diese Farbstoffe enthaltenden Schicht auf einem Träger.

Optische Aufzeichnungsträger/Aufzeichnungsmedien zur Speicherung von Daten sind bekannt. Sie sind im allgemeinen aufgebaut aus einem Träger, z. B. aus Glas oder aus einem geeigneten Kunststoff, und einer sich darauf befindlichen lichtabsorbierenden Schicht.

Das Aufzeichnen der Daten erfolgt durch Bestrahlung des Mediums mit sichtbarem Licht bestimmter Wellenlängen und Intensität oder mit anderen geeigneten energiereichen Strahlen, wobei die lichtabsorbierende Schicht an den bestrahlten Stellen eine physikalische Veränderung erfährt. Infolge der Absorption tritt an den bestrahlten Stellen eine lokale Erwärmung auf, und es kann dort z. B. zu einer Verfärbung oder Zerstörung (Entfärbung) der Schicht kommen. Ferner können an den bestrahlten Stellen durch Verdampfen, Erweichen/ Schmelzen Vertiefungen in der Schicht erzeugt werden. Beim optischen Abtasten des Trägers tritt an den "beschriebenen" Stellen eine Änderung der Intensität des reflektierten Lichtes ein; diese Intensitätsänderungen eignen sich dazu, aufgezeichnete Informationen abzurufen, d. h., sie lesbar zu machen.

Aus der DE-OS 35 10 361 ist bereits ein Aufzeichnungsträger bekannt, welcher Anthrachinonfarbstoffe als lichtabsorbierende Schicht enthält. Dieser Träger kann z. B. mit einem He-Ne-Laser beschrieben werden.

Es wurde nun gefunden, daß man Aufzeichnungsmedien mit einer besonders guten Eignung für das Beschreiben und Lesen mit He-Ne- Lasern erhält, wenn deren lichtabsorbierende Schicht ganz bestimmte Anthrachinon-Verbindungen aufweist bzw. aus diesen besteht.

Die Erfindung betrifft dementsprechend ein optisches Aufzeichnungsmedium, welches mittels der Strahlung einer Lichtquelle beschreibbar und lesbar ist, aufgebaut aus

• a) einem Träger,
• b) einer lichtabsorbierenden Schicht und gegebenenfalls
• c) einer lichtreflektierenden Schicht,

dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht aus mindestens einem Farbstoff der Formel

besteht oder mindestens einen dieser Farbstoffe enthält, wobei X₁ und X₂ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Halogen bedeuten, R₁ für einen gegebenenfalls substituierten Alkylrest steht und R₂ ein gegebenenfalls substituierter Arylrest ist.

Hierbei kann R₁ als gegebenenfalls substituiertes Alkyl z. B. geradkettiges oder verzweigtes C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkoxyalkyl oder gegebenenfalls substituiertes C₅-C₈-Cycloalkyl darstellen.

Hat R₁ die Bedeutung C₁-C₁₂-Alkyl, so ist darunter z. B. ein Methyl-, Ethyl-, n- oder iso-Propyl-, n-, sec.- oder tert.-Butyl- oder ein geradkettiger oder verzweigter Pentyl-, Hexyl-, Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl- oder Dodecylrest zu verstehen. Bevorzugt steht hierbei R₁ für einen C₁-C₆-Alkylrest und besonders bevorzugt für einen C₃-C₆-Alkylrest.

Bei R₁ in der Bedeutung, C₂-C₁₂-Alkoxyalkyl handelt es sich z. B. um Methoxymethyl, Ethoxymethyl, Ethoxyethyl, Methoxypropyl, Ethoxypropyl, n-Propoxymethyl, iso-Propoxymethyl, Butoxymethyl, Butoxyethyl, Butoxypropyl, Ethoxypentyl, Methoxybutyl, Ethoxypentyl, Ethoxyhexyl, Methoxyoctyl, Ethoxynonyl oder Ethoxydecyl. Der Alkoxyalkylrest weist bevorzugt 3 bis 7 C-Atome auf.

Bedeutet R₁ einen gegebenenfalls substituierten C₅-C₈-Cycloalkylrest, so ist dies z. B. ein Cyclopentylrest und insbesondere ein Cyclohexylrest, der gegebenenfalls z. B. mit einer oder mehreren C₁-C₃-Alkylgruppen substituiert ist. Vorzugsweise stellt R₁ als Cycloalkyl einen Cyclohexylrest dar, der unsubstituiert oder mit 1 bis 3 Methylgruppen substituiert ist.

R₁ steht bevorzugt für C₁-C₆-Alkyl, C₃-C₇-Alkoxyalkyl oder C₅-C₆- Cycloalkyl, welches gegebenenfalls mit 1 bis 3 Methylgruppen substituiert ist. Insbesondere bevorzugt sind für R₁ die Bedeutungen C₃-C₆-Alkyl, Cyclohexyl und Mono-, Di- oder Trimethylcyclohexyl.

Bei R₂ in der Bedeutung Aryl handelt es sich z. B. um Naphthyl und insbesondere um Phenyl, welches jeweils unsubstituiert oder einfach oder mehrfach mit gleichen oder verschiedenen Resten substituiert sein kann. Als derartige Reste kommen z. B. in Frage: C₁-C₄-Alkyl, worunter Methyl, Ethyl, n- oder iso-Propyl oder n-, sec.- oder tert.-Butyl zu verstehen ist; C₁-C₄-Alkoxy, welches Methoxy, Ethoxy, n- oder iso-Propoxy oder n-, sec-. oder tert.-Butoxy umfaßt; Halogen wie Brom und Chlor; Phenoxy, welches gegebenenfalls durch eine oder mehrere C₁-C₄-Alkylgruppen, insbesondere Methylgruppen, substituiert ist; Benzoylaminomethylen, welches gegebenenfalls durch Halogen und hierbei insbesondere durch Chlor substituiert ist; oder Phenylthio.

R₂ stellt als Aryl vorzugsweise einen Phenylrest dar, der unsubstituiert oder mit 1 bis 3 Methyl-, Ethyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Chlor-, Phenyloxy-, C₁-C₄-Alkylphenyloxy-, Benzoylaminomethylen- oder Phenylthiogruppen substituiert ist.

Stehen X₁ und/oder X₂ für Halogen, kann es sich z. B. zum Fluor, Brom und insbesondere um Chlor handeln.

X₁ und X₂ sind verschiedene oder vorzugsweise gleich und bedeuten besonders bevorzugt jeweils Chlor oder insbesondere Wasserstoff.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufzeichnungmedien enthalten diese in der lichtabsorbierenden Schicht mindestens einen Farbstoff der Formel (1), worin X₁ und X₂ jeweils Wasserstoff bedeuten, R₁ C₁-C₆-Alkyl, C₃-C₇-Alkoxyalkyl oder unsubstituiertes oder mit 1 bis 3 Methylgruppen substituiertes C₅-C₆-Cycloalkyl ist und R₂ ein unsubstituierter oder mit 1 bis 3 Methyl-, Ethyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Chlor-, Phenyloxy-, C₁-C₄- Alkylphenyloxy-, Benzoylaminomethylen- oder Phenylthiogruppen substituierter Phenylrest ist.

Die Anthrachinonfarbstoffe der Formel (1) sind z. B. aus der DE-AS 16 44 541 bekannt oder können analog dazu erhalten werden.

Desgleichen ist der Aufbau der Aufzeichnungsmedien an sich bekannt.

Als Träger kommen z. B. Glasplatten oder -scheiben sowie Kunststoffplatten/ scheiben wie solche aus Polystyrol, Polycarbonat und insbesondere aus Polymethylmethacrylat in Frage.

Die erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien enthalten außerdem bevorzugt eine lichtreflektierende Schicht, so daß das eingestrahlte und durch die farbige Schicht wandernde Licht (soweit es nicht absorbiert wird) an der Reflektorschicht reflektiert wird und nochmals durch die gefärbte Schicht wandert. Dabei ist es vorteilhaft, in diesen Fällen der Farbstoffschicht die Dicke λ/4 (λ = Wellenlänge des eingestrahlten Lichts) zu geben, da dann durch Interferenz eine besonders hohe Nutzung (Schwächung) des eingestrahlten Lichts erreicht wird. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anthrachinonfarbstoffe werden jedoch auch mit Schichtdicken, die deutlich unter λ/4 liegen, sehr empfindliche Aufzeichnungsträger erhalten, was überraschend ist.

Geeignete lichtreflektierende Materialien sind z. B. Metalle wie Aluminium, Rhodium, Gold, Zinn, Blei, Wismut oder Kupfer; in Frage kommen auch dielektrische Spiegel.

Die lichtabsorbierende Schicht kann in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien nur aus dem Farbstoff allein bestehen.

In einer weiteren Ausführungsform enthält die lichtabsorbierende Schicht neben dem Farbstoff ein thermoplastisches Bindemittel, z. B. Polystyrol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Celluloseacetatbutyrat, Polysulfonamid, Polycarbonat oder Cellulosenitrat.

Die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht kann in weiten Grenzen variieren; vorteilhaft ist eine Dicke von 5 bis 350 nm. Bevorzugt weist die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von 10 bis 200 nm auf. Besteht die lichtabsorbierende Schicht nur aus Farbstoff allein, so ist sie bevorzugt 10 bis 100 nm dick.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium läßt sich mit der fokussierten Strahlung einer Lichtquelle beschreiben und lesen. Als Lichtquellen kommen z. B. Laser und insbesondere He-Ne-Laser in Frage.

Die erfindungsgemäße für die lichtabsorbierende Schicht verwendeten Farbstoffe haben ihr Absorptionsmaximum im Bereich 600 bis 660 nm und vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Emissionswellenlänge des He-Ne-Lasers, welche bei 633 nm liegt, d. h., sie haben ein großes Absorptionsvermögen bei dieser Wellenlänge. Darauf beruht die überaus große Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien gegenüber der Strahlung des He-Ne-Lasern, welche ein Beschreiben und Lesen mit Lichtpulsen von geringer Energie ermöglicht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung von Farbstoffen der Formel (1) als lichtabsorbierende Substanz in optischen Aufzeichnungsmedien.

Die lichtabsorbierenden Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung können auf den Träger bzw. auf die lichtreflektierende Schicht so aufgebracht werden, daß sich glatte Absorptionsschichten von hoher optischer Qualität ergeben, in die die zu speichernde Information mit hohem Signal/Rausch-Verhältnis geschrieben werden kann.

Die Aufzeichnungsmedien sind stabil gegenüber atmosphärischen Einflüssen und Tageslicht.

Das Aufbringen der erfindungsgemäßen Absorptionsmaterialien kann durch Aufschleudern, Aufrakeln oder Tauchen von gelöstem oder dispergiertem Farbstoff, gegebenenfalls in Gegenwart von Bindemitteln oder durch Aufdampfen im Vakuum erfolgen. Das Aufbringen von metallischen Reflexionsschichten erfolgt ebenfalls durch Aufdampfen im Vakuum. Für das Aufdampfen im Vakuum wird das aufzubringende Material zunächst in ein geeignetes Gefäß mit einer Widerstandsheizung gefüllt und in eine Vakuumkammer gesetzt. Das zu bedampfende Substrat wird oberhalb des Gefäßes mit dem aufzudampfenden Material bzw. Farbstoff in einen Halter eingesetzt. Dieser ist so konstruiert, daß das Substrat gegebenenfalls rotiert werden kann (z. B. mit 50 Upm).

Die Vakuumkammer wird auf etwa 10^-5 Torr evakuiert und die Heizung so eingestellt, daß die Temperatur des aufzudampfenden Materials bis zu dessen Verdampfungstemperatur ansteigt. Die Verdampfung wird solange fortgesetzt, bis die aufgedampfte Schicht (Absorptionsschicht) die gewünschte Dicke hat. Je nach Systemaufbau wird zuerst der Farbstoff und dann die reflektierende Schicht aufgebracht oder umgekehrt verfahren. Auf das Aufbringen einer reflektierenden Schicht kann gegebenenfalls verzichtet werden.

Die Dicke der beim Aufdampfen aufwachsenden Schicht kann mit Hilfe bekannter Verfahren überwacht werden, z. B. mit Hilfe eines optischen Systems, welches das Reflexionsvermögen der mit dem Absorptionsmaterial bedeckten Reflexionsoberfläche mißt. Vorzugsweise wird das Wachsen der Schichtdicke mit einem Schwingquarz verfolgt.

Für das Aufbringen der Schichten aus Lösung bereitet man in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Chloroform, Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon. Toluol, Acetonitril, Essigester, Methanol, eine Lösung oder gegebenenfalls ein Dispersion des jeweiligen Farbstoffs und setzt gegebenenfalls eines der zuvor genannten thermoplastischen Bindemittel bzw. Gemische aus mehreren Bindemitteln zu.

Diese Farbstoffzubereitung kann durch Schleudern, Rakeln oder Tauchen auf ein zuvor gereinigtes Substrat aufgebracht und die Schicht an der Luft getrocknet werden. Der Film kann auch im Vakuum und/oder bei erhöhter Temperatur getrocknet werden.

Je nach Systemaufbau wird zuerst der Farbstoff und dann der Reflektor aufgebracht oder, vorzugsweise, umgekehrt verfahren. Auf das Aufbringen einer reflektierenden Schicht kann gegebenenfalls verzichtet werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken.

Beispiel 1

1,0 g eines Farbstoffs der Formel

(λ _max = 643 nm) wird mit 1,0 g Cellulosenitrat gemischt. Das Gemisch wird mit 120 g Cyclohexanon versetzt und anschließend durch einen Filter mit einer Porengröße von 0,45 µm gegeben. Die resultierende Lösung wird dann mit einer Umdrehungszahl von ca. 2000 U/min auf eine runde Glasscheibe, die mit einer 50 nm dicken Schicht Aluminium beschichtet ist, aufgeschleudert. Man erhält eine ca. 160 nm dicke lichtabsorbierende Schicht auf der Oberfläche.

Der erhaltene Aufzeichnungsträger wird mit den Lichtpulsen eines He-Ne-Lasers (λ = 633 nm) bestrahlt, der auf die Oberfläche der Beschichtung fokussiert ist. Durch die eingestrahlte Energie wird pro Puls eine kreisrunde Vertiefung mit steilen Wänden und ohne Wulst an der Oberfläche erzeugt.

Die beschriebenen Stellen werden mit einem He-Ne-Laser gelesen und es ergeben sich dabei Signale mit einem hohen Signal/Rausch-Verhältnis.

Beispiel 2

Eine Platte aus Polymethylmethacrylat wird in einer Vakuumkammer mit einer ca. 30 nm dicken Schicht eines Farbstoffs der Formel

bedampft. Auf die Farbstoffschicht wird eine Reflektorschicht aus Zinn von 30 nm Dicke aufgedampft. Der erhaltene Aufzeichnungsträger weist in etwa die gleichen guten Eigenschaften auf wie der in Beispiel 1 beschriebene.

Beispiele 3-30

Eine Glasplatte (Träger), die eine frisch aufgedampfte 50 nm dicke Al-Schicht als Reflektor aufweist, wird auf der Reflektorschicht mit einer ca. 20 nm dicken Schicht eines Farbstoffs der Formel

wobei R₁, R₂, X₁ und X₂ die in der Tabelle angegebenen Bedeutungen haben, bedampft. Die erhaltenen Aufzeichnungsträger weisen jeweils ähnlich gute Eigenschaften auf wie die gemäß Beispiel 1 und 2 erhaltenen.

Claims (18)

1. Optisches Aufzeichnungsmedium, welches mittels der Strahlung einer Lichtquelle beschreibbar und lesbar ist, aufgebaut aus

• a) einem Träger,
• b) einer lichtabsorbierenden Schicht und gegebenenfalls
• c) einer lichtreflektierenden Schicht,

dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht aus mindestens einem Farbstoff der Formel besteht oder mindestens einen dieser Farbstoffe enthält, wobei X₁ und X₂ unabhängig voneinander Wasserstoff oder Halogen bedeuten, R₁ für einen gegebenenfalls substituierten Alkylrest steht und R₂ ein gegebenenfalls substituierter Arylrest ist.

2. Aufzeichnungsmedien gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine lichtreflektierende Schicht enthalten.

3. Aufzeichnungsmedien gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Schicht aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Rhodium, Gold, Zinn, Blei, Wismut und Kupfer, besteht.

4. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß X₁ und X₂ in Formel (1) jeweils Wasserstoff bedeuten.

5. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß R₁ geradkettiges oder verzweigtes C₁-C₁₂-Alkyl oder C₂-C₁₂-Alkoxyalkyl oder gegebenenfalls substituiertes C₅-C₈- Cycloalkyl ist.

6. Aufzeichnungsmedien gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das C₅-C₈-Cycloalkyl unsubstituiert oder mit einer oder mehreren C₁-C₃-Alkylgruppen substituiert ist.

7. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß R₁ für C₁-C₆-Alkyl, C₃-C₇-Alkoxyalkyl oder unsubstituiertes oder mit 1 bis 3 Methylgruppen substituiertes C₅-C₆-Cycloalkyl steht.

8. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß R₂ ein gegebenenfalls substituierter Naphthyl- oder Phenylrest ist.

9. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß R₂ ein gegebenenfalls substituierter Phenylrest ist.

10. Aufzeichnungsmedien gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Naphthyl- oder Phenylrest unsubstituiert oder mit C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxy, Halogen, unsubstituiertem oder mit C₁-C₄-Alkyl substituiertem Phenoxy, unsubstituiertem oder mit Halogen substituiertem Benzoylaminomethylen oder Phenylthio substituiert ist.

11. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß R₂ ein unsubstituierter oder mit 1 bis 3 Methyl-, Ethyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Chlor-, Phenyloxy-, C₁-C₄- Alkylphenyloxy-, Benzoylaminomethylen- oder Phenylthiogruppen substituierter Phenylrest ist.

12. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß X₁ und X₂ jeweils Wasserstoff bedeuten, R₁ C₁-C₆-Alkyl, C₃-C₇-Alkoxyalkyl oder unsubstituiertes oder mit 1 bis 3 Methylgruppen substituiertes C₅-C₆-Cycloalkyl ist und R₂ ein unsubstituierter oder mit 1 bis 3 Methyl-, Ethyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Chlor-, Phenyloxy-, C₁-C₄-Alkylphenyloxy-, Benzoylaminomethylen- oder Phenylthiogruppen substituierter Phenylrest ist.

13. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein He-Ne-Laser ist.

14. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht aus einem oder mehreren Farbstoffen der Formel (1) besteht.

15. Aufzeichnungsmedien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierende Schicht einen Farbstoff der Formel (1) und ein thermoplastisches Bindemittel enthält.

16. Aufzeichnungsmedien gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Bindemittel Polystyrol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Celluloseacetatbutyrat, Polysulfonamid, Polycarbonat oder Cellulosenitrat ist.

17. Verwendung von Farbstoffen der Formel (1) gemäß Anspruch 1 als lichtabsorbierende Substanz in optischen Aufzeichnungsmedien.