DE60206840T2

DE60206840T2 - Optisches Aufzeichungsmedium

Info

Publication number: DE60206840T2
Application number: DE60206840T
Authority: DE
Inventors: Shinji Odawara-shi Saito; Takeshi Odawara-shi Kakuta; Toshio Odawara-shi Ishida
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: US6967048B2; TW577070B; EP1267337B1; EP1267337A3; CN1391219A; CN1245716C; DE60206840D1; EP1267337A2; US20030003261A1; JP4076739B2; JP2002373451A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium, das eine aus einer organischen Verbindung hergestellte Aufzeichnungsschicht hat und mit dem eine Aufzeichnung und Wiedergabe unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer speziellen Wellenlänge möglich ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine CD-R ist ein beschreibbares optisches Informationsaufzeichnungsmedium (optische Disk), auf dem Information durch Bestrahlung mit Laserlicht nur einmal aufgezeichnet werden kann, und ist weithin bekannt. Dieses Medium ist insofern vorteilhaft, als auf der CD-R aufgezeichnete Information unter Verwendung eines handelsüblichen CD-Spielers wiedergegeben werden kann, und der Bedarf an CD-Rs stieg in jüngerer Zeit mit der Verbreitung von Personalcomputern an. Außerdem wurden auch beschreibbare DVD-Aufzeichnungsmedien (digital versatile discs, DVD-Rs), auf denen digitale Abbildungen erstklassiger Bildqualität aufgezeichnet werden können, als Medien mit einer größeren Aufzeichnungskapazität als CD-Rs in praktischen Gebrauch genommen.
Derartige beschreibbare optische Aufzeichnungsmedien weisen typischerweise ein Disk-Substrat auf, auf dem nacheinander eine lichtreflektierende Schicht (beispielsweise aus Au ausgebildet), eine aus einer organischen Verbindung ausgebildete Aufzeichnungsschicht und eine Harzschicht (kann unten als eine "Deck schicht" bezeichnet werden) mit einem Klebstoff zur Anhaftung an der Aufzeichnungsschicht, angeordnet sind. Auf der Disk wird Information aufgezeichnet durch Bestrahlen der Disk mit einem Laser von der Seite der Disk her, an der die Harzschicht angeordnet ist. Typischerweise absorbiert der Teil der Aufzeichnungsschicht, der bestrahlt wird, Licht, wodurch die Temperatur an dem bestrahlten Bereich ansteigt. Der örtliche Temperaturanstieg formt die Aufzeichnungsschicht an dem bestrahlten Bereich um (z. B. Bildung von Vertiefungen (pits)), wodurch Information aufgezeichnet wird. Die aufgezeichnete Information wird gewöhnlich wiedergegeben durch Bestrahlen der Disk mit einem Laser mit derselben Wellenlänge wie diejenige des Lasers, der zur Aufzeichnung der Information verwendet wurde, und durch Nachweisen eines Unterschieds im Reflexionsvermögen zwischen dem Bereich der Aufzeichnungsschicht, der umgeformt wurde (Bereich mit Aufzeichnung) und dem Bereich der Aufzeichnungsschicht, der nicht umgeformt wurde (Bereich ohne Aufzeichnung).
In jüngster Zeit erfuhren Fernsehen mit hoher Bildqualität und Netzwerke wie das Internet rasch eine weitere Verbreitung. Außerdem steht der Beginn von HDVT (hochauflösendes Fernsehen, High Definition Television)-Fernsehen bevor. Als Ergebnis sind optische Aufzeichnungsmedien hoher Kapazität, die in der Lage sind, visuelle Information leicht und preiswert aufzuzeichnen, gefordert. Während zur Zeit DVD-Rs eine signifikante Rolle als Aufzeichnungsmedien hoher Kapazität spielen, steigt der Bedarf an Medien mit größerer Aufzeichnungskapazität und höherer Dichte weiter an, und die Entwicklung von Aufzeichnungsmedien, die diesen Bedarf erfüllen können, ist auch erforderlich. Aus diesem Grund schreitet die Entwicklung von Aufzeichnungsmedien mit immer größerer Speicherkapazität, mit denen eine Aufzeichnung hoher Dichte mit kurzwelligern Licht bewirkt werden kann, weiter fort. Insbesondere beschreibbare optische Aufzeichnungsmedien, auf denen Information nur einmal aufgezeichnet werden kann, werden häufig für Backups oder zum Speichern großer Informationsvolumina über eine lange Zeitspanne verwendet. Daher besteht ein starker Bedarf, derartige Medien zu entwickeln.
Gewöhnlich kann die Dichte optischer Aufzeichnungsmedien durch Verkürzen der Wellenlänge des für Aufzeichnung und Wiedergabe verwendeten Lasers und durch Verringern der Strahlenpunkte durch Erhöhen der NA (numerische Apertur) von Objektivlinsen erhöht werden. Kürzlich ist die Entwicklung rasch fortgeschritten von roten Halbleiterlasern mit einer Wellenlänge von 680 nm, 650 nm oder 635 nm zu bläulich-purpurnen Halbleiterlasern (kann unten als "bläulich-purpurner Laser" bezeichnet werden), die eine Wellenlänge von 400 nm bis 500 nm haben und zur Aufzeichnung mit superhoher Dichte in der Lage sind. Die Entwicklung von diesen Lasern entsprechenden optischen Aufzeichnungsmedien wird ebenfalls durchgeführt. Insbesondere wurde die Entwicklung optischer Aufzeichnungssysteme, die bläulich-purpurne Laser und Pickup-Linsen hoher NA verwenden, erforscht seit bläulich-purpurne Laser auf dem Markt aufgetaucht sind, und wieder beschreibbare optische Aufzeichnungsmedien und optische Aufzeichnungssysteme mit Phasenumwandlungs-Aufzeichnungsschichten wurden bereits als ein DVR-System ("ISOM2000", Seiten 210–211) angekündigt. So wurde ein gewisser Fortschritt erzielt hinsichtlich der Erhöhung der Dichte wieder beschreibbarer optischer Aufzeichnungsmedien.
Bei optischen Aufzeichnungsmedien für optische Aufzeichnungssysteme, die bläulich-purpurne Laser und Pickup-Linsen hoher NA verwenden, ist es bevorzugt, die Dicke der Deckschicht, auf die man den Laser auftreffen läßt, zu verringern, um die Objektivlinse hoher NA zu fokussieren, wenn die Aufzeichnungsschicht mit dem bläulich-purpurnen Laser bestrahlt wird. Beispielsweise wird ein dünner Film als die Deckschicht verwendet und mit einem Klebstoff an die Aufzeichnungsschicht geklebt. Die vereinigte Dicke der Deckschicht und einer durch Härten des Klebstoffs ausgebildeten Klebstoffschicht beträgt näherungsweise 100 μm und wird entsprechend der Wellenlänge des verwendeten Lasers und der NA optimiert.
Bei einmal beschreibbaren optischen Aufzeichnungsmedien, bei denen Aufzeichnung und Wiedergabe durch optische Aufzeichnungssystem, die bläulich-purpurne Laser und Pickup-Linsen hoher NA verwenden, durchgeführt wird, ist jedoch die Verwendung einer organischen Verbindung in der Aufzeichnungsschicht insofern problematisch, als keine zufriedenstellenden Aufzeichnungseigenschaften erhältlich sind.
Die Ursache für dieses Problem ist zwar nicht völlig klar, aber es wird angenommen, dass in der Aufzeichnungsschicht eine feine Unebenheit auftritt, weil die organische Verbindung in der Aufzeichnungsschicht in dem Klebstoff der Klebstoffschicht gelöst wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Probleme ersonnen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einmal beschreibbares optisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Dichte und hervorragenden Aufzeichnungseigenschaften bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die folgenden Mittel erfüllt.
Ein optisches Aufzeichnungsmedium der Erfindung weist ein Substrat auf, auf dem nacheinander eine lichtreflektierende Schicht, eine Aufzeichnungsschicht und eine Deckschicht angeordnet sind, wobei Aufzeichnung und Wiedergabe durch Bestrahlen des Mediums mit einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 450 nm oder weniger von der mit der Deckschicht versehenen Seite her bewirkt werden, bei dem eine Sputterschicht mit einer Dicke in dem Bereich von 1 bis 80 nm zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Deckschicht ausgebildet ist und die Sputterschicht und die Deckschicht mit einem Klebstoff zusammengehalten werden.
Die Sputterschicht hat bevorzugt eine Dicke in dem Bereich von 2 bis 50 nm und umfaßt bevorzugt eine einfache Substanz von Si, Zn, Ag, Al, Ti, Sn oder Ge, eine Verbindung, die mindestens eine der einfachen Substanzen aufweist, oder eine Kombination davon. Außerdem läßt die Sputterschicht bevorzugt mindestens 70% des bei Aufzeichnung und Wiedergabe verwendeten Laserstrahls durch.
Darüber hinaus umfaßt die Aufzeichnungsschicht bevorzugt eine organische Verbindung mit einer maximalen Absorptionswellenlänge von 400 nm oder weniger.
Die Dicke einer aus dem Klebstoff hergestellten Klebstoffschicht liegt bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 1000 μm, und der Klebstoff weist bevorzugt ein strahlungshärtbares Harz auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Schnittansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform eines optischen Aufzeichnungsmediums der Erfindung zeigt.
Genaue Beschreibung der Erfindung
1 ist eine schematische Schnittansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform eines optischen Aufzeichnungsmediums 100 der Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, umfaßt das optische Aufzeichnungsmedium 100 im allgemeinen ein Substrat 10, auf dem nacheinander eine lichtreflektierende Schicht 20, eine Aufzeichnungsschicht 30, eine Sputterschicht 40 und eine Deckschicht 50 angeordnet sind. Das optische Aufzeichnungsmedium 100 kann jedoch andere Schichten umfassen, wenn erforderlich. Information wird auf dem optischen Aufzeichnungsmedium 100 aufgezeichnet oder von ihm wiedergegeben, durchgeführt durch Bestrahlen des Mediums 100 mit einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 450 nm oder weniger.
Substrat
Beispiele für Materialien, die das Substrat 10 bilden, umfassen Glas, Polycarbonate, Acrylharze wie Polymethyl-methacrylat, Vinylchlord-Harze wie Polyvinylchlorid und Vinylchlorid-Copolymer, Expoxyharze, amorphe Polyolefine und Polyester. Diese können entweder alleine oder in Kombination verwendet werden. Ein Polycarbonat ist bevorzugt im Hinblick auf Feuchtigkeitsbeständigkeit, Dimensionsstabilität und Kosten. Die Dicke des Substrats 10 liegt im allgemeinen in dem Bereich von 0,4 bis 1,5 mm, und bevorzugt in dem Bereich von 1,1 bis 1,3 mm.
Eine Oberfläche des Substrats 10 umfaßt bevorzugt eine Führungsrille oder eine Vorrille für Information wie ein Adreß-Signal. Die Vorrille wird bevorzugt durch Spritzgießen oder Strangpressen eines Harzmaterials wie eines Polycarbonats direkt in dem Substrat ausgebildet.
Die Vorrille kann auch durch Anbringen einer Vorrillen-Schicht ausgebildet werden. Beispiele für Materialien, die für die Vorrillen-Schicht verwendbar sind, umfassen ein Gemisch eines Photopolymerisations-Initiators und mindestens eines Monomers (oder Oligomers), das ausgewählt ist aus einem Monoester, einem Diester, einem Triester und einem Tetraester von Acrylsäure. Die Vorrillen-Schicht kann ausgebildet werden, indem, beispielsweise, zuerst eine Misch-Lösung des Acrylesters und des Polymerisations-Initiators auf einen präzise hergestellten Prägestempel aufgetragen wird, das Substrat 10 auf der Schicht aus Beschichtungslösung angebracht wird, die Schicht aus Beschichtungslösung durch das Substrat 10 oder den Prägestempel mit Ultraviolettlicht bestrahlt wird, um dadurch die Schicht aus Beschichtungslösung zu härten und selbige an das Substrat 10 anzukleben, und danach das Substrat 10 von dem Prägestempel getrennt wird. Die Dicke der Vorrillen-Schicht liegt im allgemeinen in dem Bereich von 0,01 bis 100 μm, und bevorzugt in dem Bereich von 0,05 bis 50 μm.
Es ist bevorzugt, als das Substrat 10 ein Substrat zu verwenden, in dem eine Vorrille mit einem Spurabstand, der enger ist als der Spurabstand einer CD-R oder einer DVD-R, ausgebildet ist, um eine höhere Aufzeichnungsdichte zu erreichen. Der Spurabstand der Vorrille in dem Substrat 10 ist in dem Bereich von 100 bis 600 nm.
Es ist auch bevorzugt, dass die Tiefe der Vorrille in dem Bereich von 20 bis 150 nm liegt und ihre Halbwertsbreite in dem Bereich von 50–250 nm liegt. Weil das optische Aufzeichnungsmedium der Erfindung eine hohe Empfindlichkeit hat, ist eine Aufzeichnung selbst mit niedriger Laserenergie möglich und es besteht insofern ein Vorteil, als ein weniger kostspieliger Laser verwendet werden kann oder die Gebrauchsdauer des Lasers verlängert werden kann.
Es ist auch bevorzugt, eine Grundbeschichtungs-Schicht an der Oberfläche des Substrats 10, an der die Lichtreflexionsschicht 20 ausgebildet wird, anzubringen, um die Flachheit zu verbessern und die Klebefestigkeit zu erhöhen.
Beispiele für Materialien, die für die Grundbeschichtungs-Schicht verwendbar sind, umfassen Polymere wie Polymethyl-methacrylat, ein Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymer, ein Styrol-Maleinanhydrid-Copolymer, Polyvinylalkohol, N-Methylolacrylamid, ein Styrol-Vinyltoluol-Copolymer, Polyethylen-chlorsulfonat, Nitro cellulose, Polyvinylchlorid, ein chloriertes Polyolefin, einen Polyester, ein Polyimid, ein Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymer, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Polyethylen, Polypropylen und Polycarbonat, und Oberflächen-Modifikationsmittel wie ein Silan-Kopplungsmittel.
Die Grundbeschichtungs-Schicht kann ausgebildet werden durch Auflösen oder Dispergieren des Materials in einem geeigneten Lösungsmittel und dann Auftragen der Beschichtungslösung auf die Oberfläche des Substrats 10 durch ein Beschichtungsverfahren wie Rotationsbeschichtung, Tauchbeschichtung oder Extrusionsbeschichtung. Die Dicke der Grundbeschichtungs-Schicht liegt im allgemeinen in dem Bereich von 0,005 bis 20 μm, und bevorzugt in dem Bereich von 0,01 bis 10 μm.
Lichtreflektierende Schicht
Die lichtreflektierende Schicht 20 wird zur Verbesserung des Reflexionsvermögens bei der Wiedergabe von Information ausgebildet. Die lichtreflektierende Schicht 20 bildendes Material hat bevorzugt ein Laserstrahl-Reflexionsvermögen von mindestens 70%. Beispiele dafür umfassen Metalle, Halbmetalle und rostfreie Stähle wie Mg, Se, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Te, Pb, Po, Sn und Bi. Diese Materialien können entweder alleine oder in Kombination oder als eine Legierung verwendet werden. Die lichtreflektierende Schicht 20 enthält bevorzugt eines der Materialien Au und Ag, wobei es bevorzugter ist, je höher der Gehalt daran ist. Die lichtreflektierende Schicht 20 kann auf dem Substrat 10 beispielsweise durch Vakuumabscheidung, Sputtern oder Ionenplattierung des vorstehenden Reflexionsmaterials ausgebildet werden. Die Dicke der lichtreflektierenden Schicht 20 liegt im allgemeinen in dem Bereich von 10 bis 800 nm, bevorzugt in dem Bereich von 20 bis 500 nm, und bevorzugter in dem Bereich von 50–300 nm.
Aufzeichnungsschicht
Die Aufzeichnungsschicht 30 ist bevorzugt aus einer organischen Verbindung mit einer maximalen Absorption von 400 nm oder weniger ausgebildet, um zu ermöglichen, dass Information auf dem Medium 100 aufgezeichnet und von ihm wiedergegeben wird, indem das Medium 100 mit einem Laser mit einer Wellenlänge von 450 nm bestrahlt wird. Die Aufzeichnungsschicht 30 kann auch aus einer organischen Verbindung mit einer zweiten Absorptionsbande in einem 400 nm überschreitenden Wellenlängenbereich ausgebildet sein.
Bevorzugte Beispiele der organischen Verbindung umfassen Verbindungen, die in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen (JP-A) Nm. 4-74690, 8-127174, 11-53758, 11-334204, 11-334205, 11-334206, 11-334207, 2000-43423, 2000-108513 und 2000-158818 beschrieben sind, Triazol, Triazin, Cyanin, Merocyanin, Aminobutadien, Phthalocyanin, Zimtsäure, Viologen, Azo, Oxonolbenzoxazol und Benzotriazol. Bevorzugter sind Cyanin, Aminobutadien, Benzotriazol und Phthalocyanin.
Die Aufzeichnungsschicht 30 kann ausgebildet werden durch Auflösen der organischen Verbindung wie eines Cyanin-Farbstoffs und, wie erforderlich, eines Bindemittels in einem Lösungsmittel, um eine Beschichtungslösung zu bilden, Auftragen der Beschichtungslösung auf die Oberfläche der lichtreflektierenden Schicht 20, und dann Trocknen lassen der Beschichtungslösung.
Überdies kann als ein Verfahren zum Auflösen des Aufzeichnungsmaterials eine Ultraschallbehandlung, Homogenisator-Behandlung, Dispergierbehandlung, Sandmühlen-Behandlung oder Rührbewegungs-Behandlung angewendet werden. Zusätzlich kann die Beschichtungslösung Zusätze wie ein Antioxidationsmittel, ein UV-Absorptionsmittel, ein Plastifizierungsmittel und ein Gleitmittel enthalten.
Beispiele für das Lösungsmittel der Beschichtungslösung der Aufzeichnungsschicht 30 umfassen Ester wie Butylacetat und Cellosolve-acetat; Ketone wie Methyl-ethyl-keton, Cyclohexanon und Methyl-isobutyl-keton; chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan und Chloroform; Amide wie Dimethylformamid; Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan; Ether wie Tetrahydrofuran, Ethylether und Dioxan; Alkohole wie Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol und Diaceton-Alkohol; Fluor enthaltende Lösungsmittel wie 2,2,3,3-Tetrafluorpropanol; und Glycolether wie Ethylenglycol-monomethylether, Ethylenglycol-monoethylether und Propylenglycol-monomethylether. Diese Lösungsmittel können unter Berücksichtigung der Löslichkeit der zu verwendenden organischen Verbindung entweder alleine oder in Kombination verwendet werden.
Beispiele für das Bindemittel umfassen natürliche organische Polymere wie Gelatine, Cellulose-Derivate, Dextran, Kolophonium und Kautschuk; und synthetische organische Polymere wie Anfangskondensate von Kohlenwasserstoff-Harzen, beispielsweise Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und Polyisobutylen, Vinyl-Harze, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und ein Polyvinylchlorid-Polyvinylacetat-Copolymer, Acrylharze, beispielsweise Polymethylacrylat und Polymethyl-methacrylat, und wärmehärtende Harze, beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyethylenchlorid, ein Epoxyharz, ein Butyralharz, Kautschuk-Derivate und ein Phenyl-Formaldehyd-Harz. Wenn das Bindemittel in Kombination als ein Material der Aufzeichnungsschicht 30 verwendet wird, beträgt die Menge des Bindemittels 0,2 bis 20 Masseteile, bevorzugt 0,5 bis 10 Masseteile, bevorzugter ein 1 bis 5 Masseteile, pro 100 Masseteilen der organischen Verbindung 100. Die Lagerstabilität der Aufzeichnungsschicht 30 kann durch Einbeziehen des Bindemittels ebenfalls verbessert werden.
Die Konzentration der organischen Verbindung in der Beschichtungslösung liegt im allgemeinen in dem Bereich von 0,01 bis 10 Masseprozent, und bevorzugt in dem Bereich von 0,1 bis 5 Masseprozent.
Die Beschichtungslösung kann beispielsweise durch ein Sptühbeschichtungsverfahren, Rotationsbeschichtung, Tauchbeschichtung, Walzenauftrag, Rakelbeschichtung, Streichwalzenbeschichtung oder Siebdruck aufgetragen werden. Die Aufzeichnungsschicht 30 kann eine einzige Schicht oder mehrere Schichten aufweisen. Die Dicke der Aufzeichnungsschicht 30 liegt im allgemeinen in dem Bereich von 20 bis 500 nm, und bevorzugt in dem Bereich von 50 bis 300 nm. Außerdem kann die Aufzeichnungsschicht 30 nicht nur an einer Seite des Substrats 10, sondern auch an dessen beiden Seiten ausgebildet sein.
Die Beschichtungstemperatur liegt im allgemeinen in dem Bereich von 23 bis 50°C, bevorzugt 24 bis 40°C, und bevorzugter in dem Bereich von 25 bis 37°C.
Die Aufzeichnungsschicht 30 kann auch verschiedenen Verfärbungs-Hemmstoffe enthalten, um die Lichtbeständigkeit der Aufzeichnungsschicht 30 zu verbessern.
Als der Verfärbungs-Hemmstoff wird im allgemeinen ein Singulett-Sauerstoff-Quencher verwendet. Singulett-Sauerstoff-Quencher, die bereits in bekannten Veröffentlichungen wie Patentbeschreibungen beschrieben wurden, können verwendet werden.
Spezielle Beispiele dafür können jene umfassen, die beschrieben sind in JP-A Nm. 58-175693, 59-81194, 60-18387, 60-19586, 60-19587, 60-35054, 60-36190, 60-36191, 60-44554, 60-44555, 60-44389, 60-44390, 60-54892, 60-47069, 63-209995 und 4-25492, den japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichungen Nr. 1-38680 und 6-26028, dem deutschen Patent Nr. 350399 und in Nihon Kagakukaishi, Oktober 1992, Seite 1141.
Der Gehalt an dem Singulett-Sauerstoff-Quencher liegt üblicherweise in dem Bereich von 0,1 bis 50 Masseprozent, bevorzugt in dem Bereich von 0,5 bis 45 Masseprozent, bevorzugter 3 bis 40 Masseprozent, und insbesondere bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 25 Masseprozent, auf der Basis des Gesamtfeststoffgehalts der Aufzeichnungsschicht 30.
Sputterschicht
Die Sputterschicht 40 läßt bevorzugt mindestens 70%, bevorzugter mindestens 90% des bei Aufzeichnung und Wiedergabe verwendeten Laserstrahls durch.
Obwohl es keine bestimmten Einschränkungen hinsichtlich des Materials der Sputterschicht 40 gibt, ist es bevorzugt eine einfache Substanz, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Si, Zn, Ag, Al, Ti, Sn, W, Cu, Ge, Mn, Sb oder Zr besteht, oder eine Verbindung (Oxid, Nitrid oder Sulfid), die mindestens eine der einfachen Substanzen aufweist. Bevorzugter ist eine einfache Substanz oder eine Verbindung von Si, Zn, Ag, Al, Ti, Sn oder Ge. Diese Materialien können unter Berücksichtigung von Eigenschaften wie Erweichungspunkt und Steifheit selektiv verwendet werden, wie erforderlich, und sie können entweder alleine oder in Kombination verwendet werden.
Die Sputterschicht 40 kann auf der Aufzeichnungsschicht 30 beispielsweise unter Verwendung einer bekannten Sputtervorrichtung, wie einer von Junaxis hergestellten RF-Sputtervorrichtung, ausgebildet werden. Die Dicke der Sputterschicht 40 liegt im allgemeinen in dem Bereich von 1 bis 80 nm, bevorzugt von 2 bis 50 nm, und bevorzugter in dem Bereich von 3 bis 20 nm.
Klebstoffschicht
Eine Klebstoffschicht (nicht gezeigt) zum Ankleben der Deckschicht 50 ist auf der Sputterschicht 40 ausgebildet. Der in der Klebstoffschicht verwendete Klebstoff wird bevorzugt von einem strahlungshärfbaren Harz gebildet. Im Hinblick darauf, zu verhindern, dass sich das optische Aufzeichnungsmedium (Disc) verzieht, ist insbesondere ein Harz mit geringem Härtungsschrumpf bevorzugt. Die Dicke der Klebstoffschicht liegt, im Hinblick auf die Verleihung von Flexibilität, bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 1000 μm, bevorzugter in dem Bereich von 5 bis 500 μm, und besonders bevorzugt in dem Bereich von 10 bis 100 μm.
Es ist auch bevorzugt, dass das strahlungshärtbare Harz mindestens zwei strahlungsfunktionelle Doppelbindungen in einem Molekül hat.
Beispiele für das strahlungshärtbare Harz umfassen Acrylester, Acrylamide, Methacrylester, Methacrylamide, Allyl-Verbindungen, Vinylether und Vinylester. Difunktionelle oder höher funktionelle Acrylat-Verbindungen und Methacrylat-Verbindungen sind bevorzugter.
Das strahlungshärtbare Harz kann aliphatische Diole, an die Acrylsäure und Methacrylsäure angefügt wurde, umfassen. Beispiele dafür umfassen Ethylenglycoldiacrylat, Propylenglycol-diacrylat, Butandiol-diacrylat, Hexandiol-diacrylat, Diethylenglycol-diacrylat, Triethylenglycol-diacrylat, Tetraethylenglycol-diacrylat, Neopentylglycol-diacrylat, Tripropylenglycol-diacrylat, Ethylenglycol-dimethacrylat, Propylenglycol-dimethacrylat, Butandiol-dimethacrylat, Hexandiol-dimethacrylat, Diethylenglycol-dimethacrylat, Triethylenglycol-dimethacrylat, Tetraethylenglycoldimethacrylat, Neopentylglycol-dimethacrylat und Tripropylenglycol-dimethacrylat.
Außerdem können auch Polyether-acrylate und Polyether-methacrylate, die durch Zugabe von Acrylsäure und Methacrylsäure zu Polyether-polyolen wie Polyethylenglycol, Polypropylenycol und Polytetramethylen-glycol erhalten wurden, und Polyester-acrylate und Polyester-methacrylate, die durch Zugabe von Acrylsäure und Methacrylsäure zu Polyester-polyolen, die aus bekannten dibasischen Säuren und Glycolen erhalten wurden, gebildet wurden, verwendet werden.
Polyurethan-acrylate und Polyurethan-methacrylate, die durch Zugabe von Acrylsäure und Methacrylsäure zu Polyurethanen, die sich aus einer Reaktion bekannter Polyole und Diole mit bekannten Polyisocyanaten ergeben, erhalten wurden, können ebenfalls verwendet werden.
Bisphenol A, Bisphenol F, hydriertes Bisphenol A, hydriertes Bisphenol F und Alkylenoxid-Addukte davon mit angefügter Acrylsäure und Methacrylsäure, Verbindungen mit zyklischer Struktur wie ein Isocyanursäure-alkylenoxid-modifiziertes Diacrylat, ein Isocyanursäure-alkylenoxid-modifiziertes Dimethacrylat, ein Tricyclodecandimethanol-diacrylat und Tricyclodecandimethanol-dimethacrylat können ebenfalls verwendet werden.
Obwohl strahlungshärtbare Harze beschrieben wurden, können auch im Handel erhältliche UV-härtbare Harze (UV-härtbare Klebstoffe) wie "SD-640" und "SD-347" (beides sind Handelsnamen; hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) verwendet werden.
Als die zum Härten des strahlungshärtbaren Harzes verwendeten Strahlen können bevorzugt Elektronenstrahlen und Ultraviolettstrahlen verwendet werden. Bei Verwendung von Ultraviolettstrahlen ist es erforderlich, zu den unten beschriebenen Verbindungen einen Photopolymerisations-Initiator zuzugeben.
Ein aromatisches Keton kann als der Photopolymerisations-Initiator verwendet werden. Es gibt keine bestimmten Einschränkungen hinsichtlich des aromatischen Ketons. Das aromatische Keton erzeugt eine Spektrallinie einer Quecksilberlampe, die gewöhnlich als eine Lichtquelle für Ultraviolettbestrahlung verwendet wird. Jene mit einem relativ großen Extinktionskoeffizienten bei Wellenlängen von 254 nm, 313 nm und 865 nm sind bevorzugt. Typische Beispiele dafür umfassen Acetophenon, Benzophenon, Benzoin-ethylether, Benzyl methyl-ketal, Benzyl-ethyl-ketal, Benzoin-isobutyl-keton, Hydroxydimethyl-phenyl-keton, 1-Hydroxycyclohexyl-phenyl-keton, 2,2-Diethoxyacetophenon und Michler's Keton. So können verschiedene aromatische Ketone verwendet werden.
Das Mischungsverhältnis des aromatischen Ketons beträgt 0,5 bis 20 Masseteile, bevorzugt 2 bis 15 Masseteile, bevorzugter 3 bis 10 Masseteile, pro 100 Masseteilen des Ultraviolett-härtbaren Harzes. Als der Ultraviolett-härtbare Klebstoff sind Produkte, die bereits einen Photopolymerisations-Initiator enthalten, im Handel erhältlich und können verwendet werden.
Eine Quecksilberlampe wird als die Ultraviolettlicht-Quelle verwendet. Die Quecksilberlampe verwendet eine Lampe von 20 bis 200 W/cm mit einer Rate von 0,3 m/min bis 20 m/min. Es ist im allgemeinen bevorzugt, dass der Abstand zwischen desm Substrat und der Quecksilberlampe 1 bis 30 cm beträgt.
Als ein Elektronenstrahl-Beschleuniger kann ein Rastersystem, ein Doppelrastersystem oder ein Strahlenvorhang-System eingesetzt werden. Ein Strahlenvorhang-System ist bevorzugt, weil bei relativ niedrigen Kosten eine große Ausgabe erhalten werden kann. Die Beschleunigungsspannung der Elektronenstrahlen beträgt 100 bis 1000 kV, und bevorzugt 150 bis 300 kV, und die Absorptionsdosis der Elektronenstrahlen beträgt 0,5 bis 20 Mrad, und bevorzugt 1 bis 10 Mrad. Wenn die Beschleunigungsspannung weniger als 10 kV beträgt, ist der Energiedurchgang unzureichend. Wenn die Beschleunigungsspannung 1000 kV überschreitet, wird die Effizienz, mit der die Energie bei der Polymerisation genutzt wird, schlecht und unwirtschaftlich.
Deckschicht
Die Deckschicht 50 wird auf der Sputterschicht 40 unter Verwendung des Klebstoffs (durch die Klebstoffschicht) ausgebildet. Der Durchgang des beim Aufzeichnen und Wiedergeben verwendeten Laserstrahls ist bevorzugt mindestens 80%, und bevorzugter mindestens 90%. Außerdem ist die Deckschicht 50 bevorzugt ein Harz-Flachmaterial mit einer Oberflächenrauheit Ra von 5 nm oder weniger. Beispiele für das Harz-Flachmaterial umfassen ein Polycarbonat (beispielsweise Handelsname: PURE ACE, hergestellt von Teijin Ltd., und Handels name: PANLITE, hergestellt von Teijin Ltd.), Cellulose-triacetat (Handelsname: FUJI TAC, hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) und PET (Handelsname: LUMILAR, hergestellt von Toray Industries, Inc.). Ein Polycarbonat und Cellulosetriacetat sind bevorzugt. Die Oberflächenrauheit Ra der Deckschicht 50 wird entsprechend Faktoren wie dem Typ des Harzes, dem Verfahren, durch das der Film gebildet wird, und der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Füllstoffs bestimmt. Die Oberflächenrauheit Ra der Deckschicht 50 wird, beispielsweise, mittels eines HD 2000 (Handelsname, hergestellt von WYKO) gemessen.
Die Dicke der Deckschicht 50 wird entsprechend der NA und der Wellenlänge des für Aufzeichnung und Wiedergabe verwendeten Laserstrahls bestimmt. Die Dicke liegt bevorzugt in dem Bereich von 0,005 bis 1 mm und bevorzugter in dem Bereich von 0,01 bis 0,5 mm.
Andere Schichten
Eine Schutzschicht kann auf der Deckschicht 50 angebracht werden. Die Schutzschicht kann beispielsweise aus einem UV-härtbaren Harz ausgebildet sein.
Die Schutzschicht kann beispielsweise ausgebildet werden, indem ein UV-härtbarer Klebstoff durch Rotationsbeschichtung auf die Oberfläche der Deckschicht 50 aufgebracht wird und der Klebstoff dann mit Ultraviolettlicht von einer UV-Bestrahlungslampe bestrahlt wird, um das UV-härtbare Harz zu härten.
Die Oberflächen-Rauheit der Seite des optischen Aufzeichnungsmediums 100, an der man den Laser auftreffen läßt, wird entsprechend Faktoren wie der Oberflächen-Rauheit der Deckschicht 50, der Oberflächen-Rauheit des Substrats 10, den Bedingungen, unter denen die Bildung der lichtreflektierenden Schicht 20 gebildet wird, dem Typ der Aufzeichnungsschicht 30, den Filmbildungs-Bedingungen, dem Typ der Klebstoffschicht, den Beschichtungsbedingungen und dem Typ und den Beschichtungsbedingungen der Schutzschicht bestimmt.
Bei dem optischen Aufzeichnungsmedium 100 der Erfindung werden die Aufzeichnung und die Wiedergabe einer Information wie folgt durchgeführt. Das optische Aufzeichnungsmedium 100 wird mit einer vorbestimmten Linearge schwindigkeit (0,5 bis 10 m/s) oder einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit gedreht und durch die Objektivlinse 200 von der Seite der Deckschicht 50 her mit einem Aufzeichnungslicht wie einem bläulich-purpurnen Laser (mit beispielsweise einer Wellenlänge von 405 nm) bestrahlt. Die Aufzeichnungsschicht 30 absorbiert das Licht, wodurch die Temperatur örtlich ansteigt. Folglich werden Pits erzeugt, um die optischen Eigenschaften zu ändern, wodurch Information aufgezeichnet wird. Die aufgezeichnete Information wird wiedergegeben durch Drehen des optischen Aufzeichnungsmediums 100 mit einer vorbestimmten Lineargeschwindigkeit und Bestrahlen des Mediums 100 mit dem bläulich-purpurnen Laserstrahl von der Seite der Deckschicht 50 her, wodurch reflektiertes Licht nachgewiesen wird.
Beispiele
Die Erfindung wird unten mittels Beispielen detailliert veranschaulicht. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Beispiel 1
Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums
Ein Substrat aus Polycarbonat-Harz (Handelsname: PANLITE AD5503, hergestellt von Teijin Ltd.) mit einer Spiralrille (Tiefe 100 nm, Breite 0,120 μm, Spurabstand 0,3 μm) und mit einer Dicke von 1,1 mm und einem Durchmesser von 120 mm wurde durch Spritzgießen erhalten. Ag wurde auf die gerillte Oberfläche des sich ergebenden Substrats aufgesputtert, um eine lichtreflektierende Schicht mit einer Dicke von 100 nm auszubilden.
2 g einer organischen Phthalocyanin-Verbindung A (maximale Absorption: 340 nm) wurden dann mit 148 ml 2,2,3,3-Tetrafluorpropanol gemischt und durch zweistündige Ultraschallbehandlung gelöst, um eine Beschichtungslösung zur Ausbildung einer Aufzeichnungsschicht herzustellen. Die sich ergebende Beschichtungslösung wurde bei 23°C und 50% RH durch Rotationsbeschichtung auf die lichtreflektiertende Schicht aufgetragen, während die Drehgeschwindigkeit von 300 bis 4000 Upm verändert wurde. Danach läßt man das sich ergebende Produkt zwei Stunden lang bei 23°C und 50% RH (relative Feuchte) trocknen, um eine Aufzeichnungsschicht auszubilden (Dicke: 100 nm).
ZnS-SiO₂ wurde bis zu einer Dicke von 20 nm auf die Aufzeichnungsschicht aufgesputtert, um eine Sputterschicht auszubilden. Ein UV-härtbarer Klebstoff (Handelsname: SD-347, hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals, Inc.; Löslichkeit in der organischen Verbindung 0,05 Gew.-%) wurde durch Rotationsbeschichtung mit 200 Upm auf die Sputterschicht aufgebracht. Ein Polycarbonat-Flachmaterial (Handelsname: PURE ACE, hergestellt von Teijin Ltd., Ra: 1 nm) wurde auf die aufgetragene UV-härtbare Klebstoffschicht gelegt, und der UV-härtbare Klebstoff wurde dann über die gesamte Oberfläche der Aufzeichnungsschicht verteilt, während die Drehgeschwindigkeit von 300 bis 4000 Upm verändert wurde. Danach wurde der Klebstoff mit ultraviolettem Licht von einer UV-Bestrahlungslampe bestrahlt, um den UV-härtbaren Klebstoff zu härten und eine Deckschicht auszubilden.
Außerdem wurde ein UV-härtbarer Klebstoff (Handelsname: SD-347, hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) durch Rotationsbeschichtung mit 200 Upm auf die Deckschicht aufgetragen, und der UV-härtbare Klebstoff wurde dann über die gesamte Oberfläche der Deckschicht verteilt, während die Drehgeschwindigkeit von 300 bis 4000 Upm verändert wurde. Danach wurde der Klebstoff mit ultraviolettem Licht von einer UV-Bestrahlungslampe bestrahlt, um den UV-härtbaren Klebstoff zu härten und eine Schutzschicht auszubilden. Auf diese Weise wurde das optische Aufzeichnungsmedium von Beispiel 1 hergestellt.
Beurteilung der Aufzeichnungseigenschaften
(1) C/N (Verhältnis Trägersignal zu Rausch)
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde einer Aufzeichnung und Wiedergabe unter den Bedingungen einer Taktfrequenz von 66 MHz und einer Lineargeschwindigkeit von 5,6 m/s mit einem Signal einer einzigen Frequenz (2T = 0,13 μm) unterzogen, wobei eine Aufzeichnungs/Wiedergabe-Bewertungsmaschine (Handelsname: DDU 1000, hergestellt von Pulse Tec), ausge stattet mit einem Laser von 405 nm und einer Pickup-Linse mit NA: 0,85 verwendet wurde, und C/N wurde, mit einem Spektrum-Analysator gemessen.
(2) Bildinstabilität (Jitter)
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde einer Aufzeichnung und Wiedergabe unter den Bedingungen einer Taktfrequenz von 66 MHz und einer Lineargeschwindigkeit von 5,6 m/s mit einem 1-7PP Modulationssignal unterzogen, wobei eine Aufzeichnungs/Wiedergabe-Bewertungsmaschine (Handelsname: DDU 1000, hergestellt von Pulse Tec), ausgestattet mit einem Laser von 405 nm und einer Pickup-Linse mit NA: 0,85 verwendet wurde, und der Jitter wurde mit einem Zeitintervall-Analysator gemessen.
Die Ergebnisse der Beurteilung sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Ein optisches Aufzeichnungsmedium wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die organische Phthalocyanin-Verbindung A von Beispiel 1 durch eine organische Cyanin-Verbindung B (Absorptionswellenlänge: 373 nm) ersetzt wurde.
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Ein optisches Aufzeichnungsmedium wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die organische Phthalocyanin-Verbindung A von Beispiel 1 durch eine organische Aminobutadien-Verbindung C (Absorptionswellenlänge: 359 nm) ersetzt wurde.
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 4
Ein optisches Aufzeichnungsmedium wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die organische Phthalocyanin-Verbindung A von Beispiel 1 durch eine organische Benzotriazol-Verbindung D (Absorptionswellenlänge: 373 nm) ersetzt wurde.
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiele 5 bis 8
Optische Aufzeichnungsmedien wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Dicke der Sputterschicht von Beispiel 1 von 20 nm zu 80 nm, 50 nm, 10 nm bzw. 2 nm verändert wurde.
Die sich ergebenden optischen Aufzeichnungsmedien wurden denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiele 9 bis 13
Optische Aufzeichnungsmedien wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass das Material, das in Beispiel 1 die Sputterschicht bildete, von ZnS-SiO₂ zu AgO₂, ZnS, GeO, Si bzw. Ti verändert wurde.
Die sich ergebenden optischen Aufzeichnungsmedien wurden denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Ein optische Aufzeichnungsmedium wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Sputterschicht zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Deckschicht nicht gebildet wurde.
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein optisches Aufzeichnungsmedium wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die Dicke der Sputterschicht von 20 nm zu 100 nm verändert wurde.
Das sich ergebende optische Aufzeichnungsmedium wurde denselben Tests von Beispiel 1 unterzogen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu beurteilen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie durch die Ergebnisse in Tabelle 1 gezeigt wird, wurde gefunden, dass durch Anbringen der Sputterschicht zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Deckschicht gute Aufzeichnungseigenschaften und ein guter Jitter erzielt werden.
Außerdem wird Wärme, die auf die Aufzeichnungsschicht aufgebracht wird und sie zersetzt, weil die Dicke der Sputterschicht 80 nm oder weniger, und bevorzugt 50 nm oder weniger, beträgt, auf die Deckschicht übertragen, was es möglich macht, die Umformung der Deckschicht zu beschleunigen. Die Umformung der Deckschicht streut den Laserstrahl, um den Modulationsgrad zu erhöhen und C/N zu verbessern. Wenn jedoch die Sputterschicht dick ist, wie in Vergleichsbeispiel 2, gibt es Probleme insofern, als die Wärme aus der Sputterschicht freigesetzt wird und die Steifheit der Sputterschicht selbst erhöht ist, was die Umformung der Deckschicht schwierig macht.
Bei dem optischen Aufzeichnungsmedium der Erfindung, das dem bläulich-purpurnen Laser und der Pickup-Linse mit hoher NA angemessen ist, ist die Sputter schicht zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Deckschicht ausgebildet, wodurch eine Unebenheit in der Aufzeichnungsschicht, die die Aufzeichnungseigenschaften ungünstig beeinflusst, vermieden werden kann. Dementsprechend kann die Erfindung ein einmal beschreibbares optisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Dichte und hervorragenden Aufzeichnungseigenschaften bereitstellen.

Claims

Optisches Aufzeichnungsmedium aufweisend ein Substrat, auf dem nacheinander eine lichtreflektierende Schicht, eine Aufzeichnungsschicht und eine Deckschicht angeordnet sind, wobei Aufzeichnung und Wiedergabe durch Bestrahlen des Mediums mit einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 450 nm oder weniger von der mit der Deckschicht versehenen Seite her bewirkt werden, bei dem eine Sputterschicht mit einer Dicke in dem Bereich von 1–80 nm zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Deckschicht ausgebildet ist und die Sputterschicht und die Deckschicht mit einem Klebstoff zusammengehalten werden.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, bei dem die Dicke der Sputterschicht in dem Bereich von 2–50 nm liegt.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Sputterschicht eine einfache Substanz von Si, Zn, Ag, Al, Ti, Sn oder Ge, eine Verbindung, die mindestens eine der einfachen Substanzen aufweist, oder eine Kombination davon umfasst.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Aufzeichnungsschicht eine organische Verbindung mit einer maximalen Absorptionswellenlänge von 400 nm oder weniger umfasst.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Sputterschicht mindestens 70% des bei der Aufzeichnung und der Wiedergabe verwendeten Laserstrahls durchläßt.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dicke der Sputterschicht in einem Bereich von 2–50 nm liegt.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Dicke einer aus dem Klebstoff hergestellten Klebstoffschicht in einem Bereich von 1–1.000 μm liegt.
Optisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Klebstoff aus einem strahlungshärtbaren Harz hergestellt ist.