EP1421582A1 - Optischer datenträger enthaltend in der informationsschicht einen phthalocyaninfarbstoff als lichtabsorbierende verbindung - Google Patents

Optischer datenträger enthaltend in der informationsschicht einen phthalocyaninfarbstoff als lichtabsorbierende verbindung

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EP1421582A1
EP1421582A1 EP02758471A EP02758471A EP1421582A1 EP 1421582 A1 EP1421582 A1 EP 1421582A1 EP 02758471 A EP02758471 A EP 02758471A EP 02758471 A EP02758471 A EP 02758471A EP 1421582 A1 EP1421582 A1 EP 1421582A1
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EP
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light
weight
stands
phthalocyanine
formula
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02758471A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Berneth
Friedrich-Karl Bruder
Wilfried Haese
Rainer Hagen
Karin HASSENRÜCK
Serguei Kostromine
Peter Landenberger
Rafael Oser
Thomas Sommermann
Josef-Walter Stawitz
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Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Bayer Chemicals AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a write-once optical data carrier which contains at least one phthalocyanine dye in the information layer as a light-absorbing compound, and to a process for its preparation and the application of the above-mentioned dyes to a polymer substrate, in particular polycarbonate Spin coating, vapor deposition or sputtering.
  • the write-once optical data carriers using special light-absorbing substances or their mixtures are particularly suitable for use with high-density writable optical data storage devices that work with blue laser diodes, in particular GaN or SHG laser diodes (360 - 460 nm) and / or for use with DVD-R or CD-R discs that work with red (635 - 660 nm) or infrared (780 - 830 nm) laser diodes.
  • the next generation of optical data storage media - the DVD - was recently launched.
  • the storage density can be increased by using shorter-wave laser radiation (635 to 660 nm) and a higher numerical aperture NA.
  • the write-once format is the DVD-R.
  • the recordable information layer made of light-absorbing organic substances must be as amorphous as possible
  • the amorphous layer of light-absorbing substances should preferably have a high heat resistance, since otherwise further layers of organic or inorganic material, which are applied to the light-absorbing information layer by sputtering or vapor deposition, are diffused by diffusion Form interfaces and thus adversely affect reflectivity.
  • a light-absorbing substance with too low heat resistance at the interface to a polymeric carrier can diffuse in the latter and in turn adversely affect the reflectivity.
  • An excessively high vapor pressure of a light-absorbing substance can sublimate the above-mentioned sputtering or vapor deposition of further layers in a high vacuum and thus reduce the desired layer thickness. This in turn leads to a negative influence on the reflectivity.
  • the object of the invention is accordingly to provide suitable connections which meet the high requirements (such as light stability, favorable signal-to-noise ratio, damage-free application to the substrate material, etc.) for use in the information layer in a write-once optical data carrier, in particular for high-density recordable optical media data storage
  • Phthalocyanines show an intense absorption in the for the
  • Laser important wave range 360 - 460 nm the so-called B or Soret band.
  • the present invention therefore relates to an optical data carrier, comprising a preferably transparent substrate, possibly already coated with one or more reflection layers, on the surface of which an information layer which can be written on with light, optionally one or more reflection layers and optionally a protective layer or a further substrate or Cover layer are applied, which with blue light, preferably laser light, particularly preferably light with a wavelength of 360-460 nm, in particular 380-420 nm, very particularly preferably 390-410 nm, or with infrared light, preferably laser light, particularly preferably light with a wavelength from 760 - 830 nm, can be described and read, the information layer containing a light-absorbing compound and optionally a binder, characterized in that at least one phthalocyanine of the formula (I) is used as the light-absorbing compound
  • Me stands for a doubly axially substituted metal atom from the group Si, Ge and Sn,
  • Pc stands for an unsubstituted phthalocyanine
  • Xi and X 2 independently of one another represent halogen, in particular fluorine, chlorine or bromine.
  • phthalocyamines of the formula (I) are used, in which X 1 and X 2 each represent chlorine.
  • the phthalocyanines used according to the invention are, for example, from Carl W. Dirk et. al. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 1539 - 1550 are known as precursors for the production of electrically conductive polymers and can be produced as described there.
  • the light absorbing compounds are thermally changeable.
  • the thermal change preferably takes place at a temperature of ⁇ 600 ° C.
  • Such a change can be, for example, a decomposition or chemical change in the chromophoric center of the light-absorbing compound.
  • optical data carrier can preferably be written and read with laser light with a wavelength of 360-460 nm.
  • the invention further relates to the use of the phthalocyanines of the formula (I) as light-absorbing compounds in the information layer of optical storage media.
  • a phthalocyanine of the formula (Ib) with the following reflectivity maxima at 2 ⁇ (theta), measured in degrees, is likewise particularly preferably used in the X-ray diffractogram: 10.6, 11.4, 11.8, 12.3, 13.9, 14.6, 15.3, 15.5, 17.4, 18.4, 19.7, 20.5 , 22.3, 22.7, 23.0,
  • the invention further relates to a particulate solid preparation of a compound of formula (I), characterized in that the particles have a medium
  • Particle size from 0.5 microns to 10 mm.
  • particulate solid preparations those are preferred which have an average particle size of 0.5 to 20 ⁇ m, in particular 1 to 10 ⁇ m - hereinafter referred to as finely divided powder.
  • finely divided powder Such fine-grained
  • Powders can be produced, for example, by grinding.
  • particulate solid preparations with an average particle size of 50 to 300 ⁇ m - hereinafter referred to as fine crystalline form.
  • Further preferred particulate solid preparations are those with an average particle size of 50 ⁇ m to 10 mm, preferably 100 ⁇ m to 800 ⁇ m, which form a particulate shaped body as agglomerates or conglomerates of primary particles.
  • Such moldings can have the shape of drops, raspberries, scales or sticks, for example - hereinafter referred to as granules.
  • the particle size of the finely crystalline form can be set, for example, by means of the synthesis parameters.
  • rapid heating for example in the range from 30 to 60 min, of the mixture of the components
  • a coarse particle shape is preferably formed by, for example, slow heating, for example in the range from 65 to 250 min, of the mixture of the components to the reaction temperature, for example 160 to 220 ° C.
  • the particulate solid preparations according to the invention preferably contain 80-100% by weight, preferably 95-100% phthalocyanine, 0.1-1.0% by weight, preferably 0.1-0.5% by weight, residual moisture, 0-10% by weight. %, inorganic salts, 0 '- 10 wt.% o, preferably 0 - 5 wt.%>, further additives such as, for example
  • Dispersing agents, surfactants and / or wetting agents the percentages being based in each case on the preparation and, the sum of the proportions given being 100%.
  • the solid preparations according to the invention are preferably low-dust, free-flowing and are notable for good storage stability.
  • the granules can be produced in various ways, for example by spray drying granulation, fluidized bed spray granulation, fluidized bed build-up granulation or powder-fluidized bed agglomeration.
  • Granulation by spray drying is preferred, with both rotary disks and single-substance or two-substance nozzles being suitable as the spray element.
  • the inlet and outlet temperatures for spray drying depend on the desired residual moisture, safety measures and economic considerations.
  • the inlet temperature is preferably 120-200 ° C, in particular 140-180 ° C, and the outlet temperature preferably 40-80 ° C.
  • the procedure is generally such that the dye filter cake is mixed intensively, if appropriate with auxiliaries and additives, in a stirred kettle.
  • the crystals of the suspension are preferably ground in a mill, e.g. a bead mill, so that a finely divided, sprayable suspension is obtained.
  • the dye suspension is an aqueous suspension.
  • the granulation takes place during spray drying.
  • the invention further relates to a method for coating substrates with the phthalocyanines of the formula (I). It is preferably carried out by spin coating, sputtering or vacuum evaporation.
  • the phthalocyanines of the formulas (Ia), (Ib), (Ic) and (Id) can in particular be applied by vacuum evaporation or sputtering, in particular vacuum evaporation.
  • phthalocyanines of the formula (I) i.e. H. finely divided powders, finely crystalline forms or granules, particulate solid preparations, solid moldings and dispersions.
  • the latter serve in particular to apply the phthalocyanines in fine particles to a surface from which they can then be applied to the substrate by sputtering or vacuum evaporation.
  • the invention relates in particular to an optical data carrier as described above, the light-absorbing compound of the formula (I), optionally together with the additives mentioned above, forming an information layer which is optically amorphous.
  • Amorphous is understood to mean that no crystallites can be observed by light microscopy and that no X-rays can be used to observe Bragg reflections but only an amorphous halo.
  • the optical data storage device can carry further layers such as metal layers, dielectric layers and protective layers.
  • Metals and dielectric layers serve u. a. to adjust the reflectivity and the heat balance. Depending on the laser wavelength, metals can be gold, silver, aluminum, alloys, etc. his.
  • Dielectric layers are, for example, silicon dioxide and silicon nitride.
  • Protective layers are, for example, photocurable lacquers, adhesive layers and protective films.
  • the adhesive layers can be pressure sensitive.
  • Pressure-sensitive adhesive layers mainly consist of acrylic adhesives.
  • the optical data carrier has, for example, the following layer structure (cf.
  • a transparent substrate (1) optionally a protective layer (2), an information layer (3), optionally a protective layer (4), optionally an adhesive layer (5), a cover layer (6).
  • the structure of the optical data carrier can preferably:
  • a transparent substrate (1) on the surface of which at least one information layer (3) which can be written on with light and which can be written on with light, preferably laser light, optionally a protective layer (4), optionally an adhesive layer (5), and a transparent cover layer (6) are applied.
  • a transparent substrate (1) on the surface of which a protective layer (2), at least one information layer (3) which can be written on with light, preferably laser light, optionally an adhesive layer (5), and a transparent cover layer (6) are applied.
  • a preferably transparent substrate (1) on the surface of which there is optionally a protective layer (2), at least one information layer (3) that can be written on with light, preferably laser light, and optionally one
  • Protective layer (4) optionally an adhesive layer (5), and a transparent cover layer (6) are applied.
  • a preferably transparent substrate (1) on the surface of which at least one information that can be written on with light, preferably laser light tion layer (3), optionally an adhesive layer (5), and a transparent cover layer (6) are applied.
  • the optical data carrier has, for example, the following layer structure (cf. FIG. 2): a preferably transparent substrate (11), an information layer
  • the optical data carrier has, for example, the following layer structure (cf. FIG. 3): a preferably transparent substrate (21), an information layer
  • the structure of the optical data carrier can be:
  • Photocurable lacquers are particularly preferred as separating layers.
  • the invention further relates to optical data carriers according to the invention described with blue light, in particular laser light, particularly preferably laser light with a wavelength of 360-460 nm.

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Abstract

Optische Datenträger, enthaltend ein vorzugsweise transparentes, gegebenenfalls schon mit einer oder mehreren Reflektionsschichten beschichtetes Substrat, auf dessen Oberfläche eine mit Licht beschreibbare Informationsschicht, gegebenenfalls eine oder mehrere Reflexionsschichten und gegebenenfalls eine Schutzschicht oder ein weiteres Substrat oder eine Abdeckschicht aufgebracht sind, der mit blauem Licht, vorzugsweise Laserlicht, oder mit infrarotem licht, vorzugwises Laserlicht, beschrieben und gelesen werden kann, wobei die Informationsschicht eine lichtabsorbierende Verbindung und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtabsorbierende Verbindung wenigstens ein Phthalocyanin der Formel (I) verwendet wird (I), worin Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht, Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und X1 und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen.

Description

Optischer Datenträger enthaltend in der Informationsschicht einen Phthalo- cyaninfarbstoff als lichtabsorbierende Verbindung
Stand der Technik: Die Erfindung betrifft einen einmal beschreibbaren optischen Datenträger, der in der lnformationsschicht als lichtabsorbierende Verbindung mindestens einen Phthalo- cyaninfarb stoff enthält, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung, sowie die Applikation der oben genannten Farbstoffe auf ein Polymersubstrat, insbesondere Polycarbonat, durch Spin-Coating, Aufdampfen oder Sputtern.
Die einmal beschreibbaren optischen Datenträger unter Verwendung von speziellen lichtabsorbierenden Substanzen bzw. deren Mischungen eignen sich insbesondere für den Einsatz bei hochdichten beschreibbaren optischen Datenspeicher, die mit blauen Laserdioden insbesondere GaN oder SHG Laserdioden (360 - 460 nm) arbeiten und/oder für den Einsatz bei DVD-R bzw. CD-R Disks, die mit roten (635 - 660 nm) bzw. infraroten (780 - 830 nm) Laserdioden arbeiten.
Die einmal beschreibbare Compact Disk (CD-R, 780 nm) erlebt in letzter Zeit ein enormes Mengenwachstum und stellt das technisch etablierte System dar.
Vor kurzem wurde die nächste Generation optischer Datenspeicher - die DVD - in den Markt eingeführt. Durch die Verwendung kürzerwelliger Laserstrahlung (635 bis 660 nm) und höherer numerischer Apertur NA kann die Speicherdichte erhöht werden. Das einmal beschreibbare Format ist in diesem Falle die DVD-R.
Heute werden optische Datenspeicherformate, die blaue Laserdioden (Basis GaN, JP-A-08 191 171 oder Second Harmonie Generation SHG JP-A-09 050 629) (360 nm bis 460 nm) mit hoher Laserleistung benutzen, entwickelt. Beschreibbare optische Datenspeicher werden daher auch in dieser Generation Verwendung finden. Die er- reichbare Speicherdichte hängt von der Fokusierung des Laserspots in der Informationsebene ab. Die Spotgröße skaliert dabei mit der Laserwellenlänge λ /NA. NA ist die numerische Apertur der verwendeten Objektivlinse. Zum Erhalt einer möglichst hohen Speicherdichte ist die Verwendung einer möglichst kleinen Wellenlänge λ anzustreben. Möglich sind auf Basis von Halbleiterlaserdioden derzeit 390 nm.
In der Patentliteratur werden auf Farbstoffe basierende beschreibbare optische Datenspeicher beschrieben, die gleichermaßen für CD-R und DVD-R Systeme geeignet sind (JP-A 11 043 481 und JP-A 10 181 206). Dabei wird für eine hohe Reflektivität und eine hohe Modulationshöhe des Auslesesignals, sowie für eine genügende Empfindlichkeit beim Einschreiben von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die IR- Wellenlänge 780 nm der CD-R am Fuß der langwelligen Flanke des Absorptionspeaks des Farbstoffs liegt, die rote Wellenlänge 635 nm bzw. 650 nm der DVD-R am Fuß der kurzwelligen Flanke des Absorptionspeaks des Farbstoffs liegt (vgl. EP-A 519 395 und WO-A 00/09522). Dieses Konzept wird in JP-A 02 557 335, JP-A 10 058 828 , JP-A 06 336 086, JP-A 02 865 955, WO-A 09 917 284 und US-A 5 266 699 auf den Bereich 450 nm Arbeitswellenlänge auf der kurzwelligen Flanke und den roten und TR. Bereich auf der langwelligen Flanke des Absorptionspeaks ausgedehnt.
Neben den oben genannten optischen Eigenschaften muss die beschreibbare Informa- tionsschicht aus lichtabsorbierenden organischen Substanzen eine möglichst amorphe
Morphologie aufweisen, um das Rauschsignal beim Beschreiben oder Auslesen möglichst klein zu halten. Dazu ist es besonders bevorzugt, dass bei der Applikation der Substanzen durch Spin-Coating aus einer Lösung, durch Sputtern oder durch Aufdampfen und/oder Sublimation beim nachfolgenden Überschichten mit metallischen oder dielektrischen Schichten im Vakuum Kristallisation der lichtabsorbierenden
Substanzen verhindert wird.
Die amorphe Schicht aus lichtabsorbierenden Substanzen sollte vorzugsweise eine hohe Wärmeformbeständigkeit besitzen, da ansonsten weitere Schichten aus organi- schem oder anorganischem Material, die per Sputtern oder Aufdampfen auf die lichtabsorbierende Informationsschicht aufgebracht werden via Diffusion unscharfe Grenzflächen bilden und damit die Reflektivität ungünstig beeinflussen. Darüber hinaus kann eine lichtabsorbierende Substanz mit zu niedriger Wärmeformbeständigkeit an der Grenzfläche zu einem polymeren Träger in diesen diffundieren und wiederum die Reflektivität ungünstig beeinflussen.
Ein zu hoher Dampfdruck einer lichtabsorbierenden Substanz kann beim oben erwähnten Sputtern bzw. Aufdampfen weiterer Schichten im Hochvakuum subli- mieren und damit die gewünschte Schichtdicke vermindern. Dies führt wiederum zu einer negativen Beeinflussung der Reflektivität.
Aufgabe der Erfindung ist demnach die Bereitstellung geeigneter Verbindungen, welche die hohen Anforderungen (wie Lichtstabilität, günstiges Signal-Rausch- Verhältnis, schädigungsfreies Aufbringen auf das Substratmaterial, u.a.) für die Verwendung in der Informationsschicht in einem einmal beschreibbaren optischen Datenträger insbesondere für hochdichte beschreibbare optische Datenspeicher-
Formate in einem Laserwellenlängenbereich von 360 bis 460 nm erfüllen.
Überraschender Weise wurde gefunden, dass lichtabsorbierende Verbindungen spezieller Phthalocyanine das oben genannte Anforderungsprofil besonders gut erfüllen können. Phthalocyanine zeigen eine intensive Absorption in dem für den
Laser wichtigen Wellenbereich 360 - 460 nm, die sogenannte B- oder Soret-Bande.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher einen optischen Datenträger, enthaltend ein vorzugsweise transparentes, gegebenenfalls schon mit einer oder mehreren Reflek- tionsschichten beschichtetes Substrat, auf dessen Oberfläche eine mit Licht beschreibbare Informationsschicht, gegebenenfalls eine oder mehrere Reflexionsschichten und gegebenenfalls eine Schutzschicht oder ein weiteres Substrat oder eine Abdeckschicht aufgebracht sind, der mit blauem Licht, vorzugsweise Laserlicht, besonders bevorzugt Licht mit einer Wellenlänge von 360 - 460 nm, insbesondere 380 - 420 nm ganz besonders bevorzugt 390 - 410 nm oder mit infrarotem Licht, vorzugsweise Laserlicht, besonders bevorzugt Licht mit einer Wellenlänge von 760 - 830 nm, beschrieben und gelesen werden kann, wobei die rnformationsschicht eine lichtabsorbierende Verbindung und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtabsorbierende Verbindung wenigstens ein Phthalocyanin der Formel (I) verwendet wird
worin
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Phthalocyamine der Formel (I) verwendet, worin Xι und X2 jeweils für Chlor stehen.
Ganz besonders bevorzugt sind dabei Phthalocyanine der Formel (Ia), (Ib), (Ic) und
(Id)
Cl Cl Cl I I I
Si Pc Ge Pc Sn Pc I (Ia), I (Ib), I (Ic), Cl Cl Cl
f ' Pc (Id)
F Die erfindungsgemäß verwendeten Phthalocyanine sind beispielsweise aus Carl W. Dirk et. al. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 1539 - 1550 als Vorläufer zur Herstellung elektrisch leitender Polymere bekannt und können wie dort beschrieben hergestellt werden.
Grundsätzlich können sie nach bekannten Methoden hergestellt werden, z.B.:
durch Kernsynthese aus Phthalodinitril oder Amino-imino-isoindol in Gegenwart der entsprechenden Metallhalogenide,
gegebenenfalls deren Umsetzung mit Wasser in geeigneten Lösungsmitteln, beispielsweise Pyridin, zu Phthalocyaninen der Formel (I) mit X1 = X2 = OH,
gegebenenfalls Austausch der axialen Substituenten X1 = X2 = Halogenid durch entsprechende andere Halogenide,
gegebenenfalls Austausch der axialen Substituneten X1 = X2 = OH durch die entsprechenden Halogenide durch Umsetzung mit HX^X2.
Die lichtabsorbierende Verbindungen sind thermisch veränderbar. Vorzugsweise erfolgt die thermische Veränderung bei einer Temperatur von <600°C. Eine solche Veränderung kann beispielsweise eine Zersetzung oder chemische Veränderung des chromophoren Zentrums der lichtabsorbierenden Verbindung sein.
Die beschriebenen lichtabsorbierenden Substanzen garantieren eine genügend hohe
Reflektivität des optischen Datenträgers im unbeschriebenen Zustand sowie eine genügend hohe Absorption zur thermischen Degradation der Informationsschicht bei punktueller Beleuchtung mit fokussiertem blauem Licht, insbesondere Laserlicht, vorzugsweise mit einer Lichtwellenlänge im Bereich von 360 bis 460 nm. Der Kontrast zwischen beschriebenen und unbeschriebenen Stellen auf dem Datenträger wird durch die Reflektivitätsänderung der Amplitude als auch der Phase des ein- fallenden Lichts durch die nach der thermischen Degradation veränderten optischen Eigenschaften der Informationsschicht realisiert.
D.h. bevorzugt kann der optische Datenträger mit Laserlicht einer Wellenlänge von 360 - 460 nm beschrieben und gelesen werden.
Der optische Datenträger kann ebenso mit infrarotem Licht insbesondere mit Laserlicht einer Wellenlänge von 760 - 830 nm beschrieben und gelesen werden, wobei dann vorzugsweise Groove-Abstand und -Geometrie der Wellenlänge und numerischen Apertur angepasst werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Phthalocyanine der Formel (I) als lichtabsorbierende Verbindungen in der Informationsschicht optischer Speichermedien.
Ebenfalls betrifft die Erfindung die Verwendung der Phthalocyanine der Formel (I) zur Herstellung von optischen Speichermedien. Bevorzugt kommen die Phthalocyanine in der Informationsschicht als lichtabsorbierende Verbindungen zum Einsatz.
Die bei diesen Verwendungen besonders bevorzugt eingesetzten Phthalocyanine besitzen einen Gehalt von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere mehr als 95 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 98 Gew.-% des Phthalocyanins der Formel (I), bezogen auf eingesetztes Material.
Ganz besonders bevorzugt wird ein Phthalocyanin der Formel (Ia) mit folgenden
Reflektivitätsmaxima bei 2 θ (Theta) gemessen in Grad im Röntgendiffraktogramm eingesetzt:
10.7, 11.6, 12.2, 13.7, 14.2, 15.0, 15.5, 15.7, 17.5, 18.6, 19.8, 20.3, 20.8, 21.4, 22.5, 23.2, 23.7, 24.5, 25.4, 26.0, 26.4, 26.8, 27.2, 27.5, 28.3, 29.4, 30.2, 30.6, 31.6, 32.4, 33.2, 33.8, 34.8, 35.9, 36.7 Ebenfalls besonders bevorzugt wird ein Phthalocyanin der Formel (Ib) mit folgenden Reflektivitätsmaxima bei 2 θ (Theta) gemessen in Grad im Röntgendiffraktogramm eingesetzt: 10.6, 11.4, 11.8, 12.3, 13.9, 14.6, 15.3, 15.5, 17.4, 18.4, 19.7, 20.5, 22.3, 22.7, 23.0,
23.4 24.0, 24.5, 25.5, 26.0, 26.8, 27.4, 28.0, 29.1, 29.6, 31.4, 33.5, 34.5, 35.3, 35.7, 37.3
Ebenfalls besonders bevorzugt wird ein Phthalocyanin der Formel (Ic) mit folgenden Reflektivitätsmaxima bei 2 θ (Theta) gemessen in Grad im Röntgendiffraktogramm eingesetzt:
8.5, 9.4, 10.6, 12.3, 13.1, 13.9, 15.2, 16.0, 16.5, 16.9, 17.5, 18.1, 19.0, 19.4, 20.1,
20.7, 22.4, 23.1, 23.5, 24.2, 24.9, 26.6, 27.7, 28.3, 28.7, 29.4, 30.1, 30.8, 31.7, 33.0,
34.0, 35.0, 35.5
Die Röntgendiffraktogramme wurden mit dem Pulverdiffraktometer Siemens D
5000 in Reflexion bei der Wellenlänge der Cu-Kα -Strahlung erstellt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine partikuläre Feststoffpräparation einer Verbindung der Formel (I), dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine mittlere
Teilchengröße von 0,5 μm bis 10 mm aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der partikulären Feststoffpräparationen sind solche bevorzugt, die eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 20 μm, insbesondere 1 bis 10 μm aufweisen - im folgenden feinteiliges Pulver genannt. Solche feinteiligen
Pulver können beispielsweise durch Mahlen hergestellt werden.
Ebenfalls bevorzugt sind die partikulären Feststoffpräparationen mit einer mittleren Teilchengröße von 50 bis 300 μm - im folgenden feinkristalline Form genannt. Weiterhin bevorzugte partikuläre Feststoffpräparationen sind solche mit einer mittleren Teilchengröße von 50 μm bis 10 mm, vorzugsweise 100 μm bis 800μm, die als Agglomerate oder Konglomerate von Primärpartikel einen partikulären Formkörper bilden. Solche Formkörper können beispielsweise die Form von Tropfen, Himbeeren, Schuppen oder Stäbchen haben - nachfolgend als Granulate bezeichnet.
Die Teilchengröße der feinkristallinen Form kann beispielsweise durch die Syntheseparameter eingestellt werden. Durch beispielsweise rasches Aufheizen, beispielsweise im Bereich von 30 bis 60 min, der Mischung der Komponenten
(Phthalodinitril bzw. Amino-imino-isoindol und das entsprechende Metallhalogenid im entsprechenden Lösungsmittel) auf die Reaktionstemperatur, beispielsweise von 160 bis 220 °C, wird bevorzugt eine feinteilige Form gebildet. Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn das Metallhalogenid erst bei Reaktionstemperatur, beispielsweise bei 160 bis 190 °C, der Reaktionsmischung (Phthalodinitril bzw.
Amino-imino-isoindol im entsprechenden Lösungsmittel vorgelegt) zugesetzt wird. Durch beispielsweise langsames Aufheizen, beispielsweise im Bereich von 65 bis 250 min, der Mischung der Komponenten auf die Reaktionstemperatur, beispielsweise 160 bis 220 °C, wird bevorzugt eine grobteilige Form gebildet.
Die erfindungsgemäßen partikulären Feststoffpräparationen enthalten vorzugsweise 80 - 100 Gew.%, bevorzugt 95 - 100 % Phthalocyanin, 0,1 - 1,0 Gew.%, bevorzugt 0,1 - 0,5 Gew.%, Restfeuchte, 0 - 10 Gew.%, anorganische Salze, 0 '- 10 Gew.%o, bevorzugt 0 - 5 Gew.%>, weitere Zusätze wie beispielsweise
Dispergiermittel, Tenside und / oder Netzmittel, wobei die Prozentangaben jeweils auf die Präparation bezogen sind und , wobei die Summe der genannten Anteile 100 % ergibt.
Die erfindungsgemäßen festen Präparationen sind vorzugsweise staubarm, rieselfähig und zeichnen sich durch eine gute Lagerstabilität aus. Die Herstellung der Granulate kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, z.B. durch Sprühtrocknungsgranulierung, Wirbelschicht-Sprühgranulation, Wirbelschicht- Aufbau-Granulation oder Pulver- Wirbelschicht- Agglomeration.
Bevorzugt ist die Granulierung durch Sprühtrocknung, wobei als Sprühorgan unter anderem sowohl Rotationsscheiben als auch Einstoff- bzw. Zweistoffdüsen in Frage kommen. Bevorzugt ist die Einstoffdüse, insbesondere die Drallkammerdüse, die vorzugsweise mit einem Speisedruck von 20 - 80 bar betrieben wird.
Die Eintritts- und die Austrittstemperatur bei der Sprühtrocknung richten sich nach der erwünschten Restfeuchte, nach sicherheitstechnischen Maßnahmen sowie nach ökonomischen Gesichtspunkten. Die Eintrittstemperatur liegt vorzugsweise bei 120 - 200°C, insbesondere bei 140 - 180°C, und die Austrittstemperatur vorzugsweise bei 40 - 80°C.
Bei der Herstellung der Granulate geht man im Allgemeinen so vor, daß man den Farbstoff-Nutschkuchen ggf. mit Hilfsmitteln und Zusätzen in einem Rührkessel intensiv vermischt. Bevorzugt zerkleinert man die Kristalle der Suspension in einer Mühle, z.B. einer Perlmühle, so daß man eine feinteilige verdüsbare Suspension erhält.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Farbstoff-Suspension um eine wässrige Suspension. Die Granulierung erfolgt bei der Sprühtrocknung.
Die Erfindung betrifft weiterhin feste Formkörper wie Tabletten, Stangen usw. enthaltend ein Phthalocyanin der Formel (I), vorzugsweise in einer Menge von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 98 Gew.- %, bezogen auf den Formkörper. Weitere Zutaten der festen Formkörper können Bindemittel sein. Vorzugsweise ergänzen sich die Summen von Phthalocyanin der Formel (I) und Bindemittel zu mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 99 Gew.-%.
Solche Formkörper können beispielsweise durch Verpressen des Phthalocyanins der Formel (I) gegebenenfalls in Gegenwart von Bindemitteln bei einem Druck von 5 bis
50 bar, vorzugsweise 10 bis 20 bar hergestellt werden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Dispersionen, vorzugsweise wässrige Dispersionen, enthaltend einen Metallkomplex der Formel (I), vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion. Als Dispergatoren kommen beispielsweise in Frage: polymere Dispergiermittel auf Basis Acrylat, Urethane oder lang- kettiger Polyoxyethylenverbindungen. Geeignete Produkte sind beispielsweise: Solsperse 32000 oder Solsperse 38000 von der Fa. Avecia.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Beschichten von Substraten mit den Phthalocy aninen der Formel (I). Sie erfolgt vorzugsweise durch Spin-coaten, Sputtern oder Vakuumbedampfung. Durch Vakuumbedampfung oder Sputtern, insbesondere Vakuumbedampfung, lassen sich insbesondere die Phthalocyanine der Formeln (Ia), (Ib), (Ic) und (Id) auftragen.
Ausgangsmaterial für solche Beschichtungen durch Sputtern oder Vakuumbedampfung sind alle oben genannten Formen der Phthalocyanine der Formel (I), d. h. feinteilige Pulver, feinkristalline Formen oder Granulate, partikuläre Feststoffpräparationen, feste Formkörper und Dispersionen. Letztere dienen insbesondere dazu, die Phthalocyanine feinteilig auf eine Oberfläche aufzubringen, von der aus sie dann durch Sputtern oder Vakuumbedampfung auf das Substrat aufgebracht werden können.
Bevorzugt für diese Prozeduren sind Reinheitsgrade der Phthalocyanine größer 50%, besonders bevorzugt größer 85% und ganz besonders bevorzugt größer 90%, insbesondere größer 95% bzw. größer 98%. Die Phthalocyanine können untereinander oder aber mit anderen Farbstoffen mit ähnlichen spektralen Eigenschaften gemischt werden. Die Informationsschicht kann neben den Phthalocyaninen Additive wie Bindemittel, Netzmittel, Stabilisatoren, Verdünner und Sensibilisatoren sowie weitere Bestandteile enthalten.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Apparatur zum Aufdampfen von lichtabsorbierenden Verbindungen auf ein Substrat zur Herstellung von optischen Speichermedien, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Farbstoff bei niedrigem Hinter- grunddruck durch Erwärmen verdampft und auf dem Substrat abgeschieden werden kann. Der Hintergrunddrack liegt unter 10" Pa, bevorzugt unter 10" Pa, besonders bevorzugt unter 10"4 Pa. Das Erwärmen des Farbstoffs geschieht bevorzugt durch resistives Heizen oder durch Mikrowellenabsorption.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen optischen Datenträger wie er oben beschrieben ist, wobei die lichtabsorbierende Verbindung der Formel (I), gegebenenfalls zusammen mit den oben genannten Additiven eine Informationsschicht bildet, die optisch amorph ist. Unter amorph ist zu verstehen, dass lichtmikroskopisch keine Kristallite beobachtet werden können und mit Röntgenstrahlung keine Bragg-Reflexe sondern nur ein amorpher Halo zu beobachten ist.
Der optische Datenspeicher kann neben der Informationsschicht weitere Schichten wie Metallschichten, dielektrische Schichten sowie Schutzschichten tragen. Metalle und dielektrische Schichten dienen u. a. zur Einstellung der Reflektivität und des Wärmehaushalts. Metalle können je nach Laserwellenlänge Gold, Silber, Aluminium, Legierungen u.a. sein. Dielektrische Schichten sind beispielsweise Siliziumdioxid und Siliziumnitrid. Schutzschichten sind, beispielsweise photohärtbare Lacke, Kleberschichten und Schutzfolien.
Die Kleberschichten können drucksensitiv sein. Drucksensitive Kleberschichten bestehen hauptsächlich aus Acrylklebem. Nitto Denko DA-8320 oder DA-8310, in Patent JP-A 11-273147 offengelegt, können beispielsweise für diesen Zweck verwendet werden.
Der optische Datenträger weist beispielsweise folgenden Schichtaufbau auf (vgl.
Fig. 1): ein transparentes Substrat (1), gegebenenfalls eine Schutzschicht (2), eine In- formationsschicht (3), gegebenenfalls eine Schutzschicht (4), gegebenenfalls eine Kleberschicht (5), eine Abdeckschicht (6).
Vorzugsweise kann der Aufbau des optischen Datenträgers:
ein vorzugsweise transparentes Substrat (1) enthalten, auf dessen Oberfläche mindestens eine mit Licht beschreibbare Informationsschicht (3), die mit Licht, vorzugsweise Laserlicht beschrieben werden kann, gegebenenfalls eine Schutzschicht (4), gegebenenfalls eine Kleberschicht (5), und eine transparente Abdeckschicht (6) aufgebracht sind.
ein vorzugsweise transparentes Substrat (1) enthalten, auf dessen Oberfläche eine Schutzschicht (2), mindestens eine mit Licht, vorzugsweise Laserlicht beschreibbare Informationsschicht (3), gegebenenfalls eine Kleberschicht (5), und eine transparente Abdeckschicht (6) aufgebracht sind.
ein vorzugsweise transparentes Substrat (1) enthalten, auf dessen Oberfläche gegebenenfalls eine Schutzschicht (2), mindestens eine mit Licht, vorzugs- weise Laserlicht beschreibbare Informationsschicht (3), gegebenenfalls eine
Schutzschicht (4), gegebenenfalls eine Kleberschicht (5), und eine transparente Abdeckschicht (6) aufgebracht sind.
ein vorzugsweise transparentes Substrat (1) enthalten, auf dessen Oberfläche mindestens eine mit Licht, vorzugsweise Laserlicht beschreibbare Informa- tionsschicht (3), gegebenenfalls eine Kleberschicht (5), und eine transparente Abdeckschicht (6) aufgebracht sind.
Alternativ weist der optische Datenträger beispielsweise folgenden Schichtaufbau auf (vgl. Fig. 2): ein vorzugsweise transparentes Substrat (11), eine Informationsschicht
(12), gegebenenfalls eine Reflexionsschicht (13), gegebenenfalls eine Kleberschicht (14), ein weiteres vorzugsweise transparentes Substrat (15).
Alternativ weist der optische Datenträger beispielsweise folgenden Schichtaufbau auf (vgl. Fig. 3): ein vorzugsweise transparentes Substrat (21), eine Informationsschicht
(22), gegebenenfalls eine Reflexionsschicht (23), eine Schutzschicht (24).
Alternativ kann der Aufbau des optischen Datenträgers:
• mehrere Informationsschichten enthalten, die bevorzugt durch geeignete
Schichten getrennt sind. Besonders bevorzugt als Trennschichten sind dabei photohärtbare Lacke, Kleberschichten, dielektrische Schichten oder Reflexionsschichten.
Die Erfindung betrifft weiterhin mit blauem Licht, insbesondere Laserlicht besonders bevorzugt Laserlicht mit einer Wellenlänge von 360 - 460 nm beschriebene erfindungsgemäße optische Datenträger.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen den Gegenstand der Erfindung. Beispiele
Beispiel 1
Der Farbstoff Dichlor-Silicium-phthalocyanin (SiCl2Pc) wurde im Hochvakuum (Druck p « 2» 10"5 mbar) aus einem resistiv geheizten Molybdän-Schiffchen mit einer Rate von ca. 5 Als auf ein pregrooved Polycarbonat-Substrat aufgedampft. Die Schichtdicke betrug etwa 70 nm. Das pregrooved Polycarbonat-Substrat wurde mittels Spritzguss als Disk hergestellt. Der Durchmesser der Disk betrug 120 mm und ihre Dicke 0,6 mm. Die im Spritzgussprozess eingeprägte Groove-Struktur hatte einen Spurabstand von ca. ϊμm, die Groove-Tiefe und Groove-Halbwertsbreite betrugen dabei ca. 150 nm bzw. ca. 260 nm. Die Disk mit der Farbstoffschicht als Informationsträger wurde mit 100 nm Ag bedampft. Anschließend wurde ein UV- härtbarer Acryllack durch Spin-Coating appliziert und mittels einer UV-Lampe ausgehärtet. Die Disk wurde mit einem dynamischen Schreibtestaufbau, der auf einer optischen Bank aufgebaut war, bestehend aus einem GaN-Diodenlaser (λ, = 405 nm), zur Erzeugung von linearpolarisiertem Laserlicht, einem polarisationsempfindlichen Strahlteiler, einem λ -Plättchen und einer beweglich aufgehangenen Sammellinse mit einer numerischen Apertur NA = 0,65 (Aktuatorlmse) getestet. Das von der Disk reflektierte Licht wurde mit Hilfe des oben erwähnten polarisationsempfindlichen Strahlteilers aus dem Strahlengang ausgekoppelt und durch eine astigmatische Linse auf einen Vierquadrantendetektor fokusiert. Bei einer Lineargeschwindigkeit V = 5,24 m/s und der Schreibleistung Pw = 13 mW wurde ein Signal-Rausch-Verhältnis C/N = 25 dB gemessen. Die Schreibleistung wurde hierbei als Pulsfolge aufgebracht, wobei die Disk abwechselnd 1 μs lang mit der oben erwähnten Schreibleistung Pw bestrahlt wurde und 4 μs lang mit der Leseleistung Pτ - 0,44 mW. Die Disk wurde solange mit dieser Pulsfolge bestrahlt bis sie sich ein Mal um sich selbst gedreht hatte. Danach wurde die so erzeugten Markierungen mit der Leseleistung Pτ = 0,44 und das oben erwähnte Signal-Rausch- Verhältnis C/N gemessen.
Beispiel 2
Es wurde analog zu Beispiel 1 auf eine Disk mit gleicher Dicke und Groove- Struktur eine 45 nm dicke Schicht des Farbstoffs Dichlor-Germanium-phthalocyanin aufgedampft. Mit demselben optischen Aufbau und derselben Schreibstrategie (Schreibleistung Pw = 13 mW, Leseleistung Pτ = 0,44 mW ) wurde bei einer Lineargeschwindigkeit von V= 4,19 m/s ein Signal-Rausch- Verhältnis C/N = 46 dB gemessen.
Analog der Vorgehensweise der Beispiele 1 und 2 wurden auch die Phthalocyanine der nachfolgenden Beispiele eingesetzt und zeigten vergleichbare Eigenschaften. Beispiel 3
Es wurde analog zu Beispiel 1 auf eine Disk mit gleicher Dicke und Groove- Struktur eine 50 nm dicke Schicht des Farbstoffs Dichlor-Zinn-phthalocyanin aufgedampft. Mit demselben optischen Aufbau und derselben Schreibstrategie (Schreibleistung Pw = 13 mW, Leseleistung Pτ = 0,44 mW ) wurde bei einer Lineargeschwindigkeit von V- 4,19 m/s ein Signal-Rausch- Verhältnis C/N = 40 dB gemessen.
Beispiel 4
Es wurde analog zu Beispiel 1 auf eine Disk mit gleicher Dicke und Groove- Struktur eine 60 nm dicke Schicht des Farbstoffs Difluorsilicium-phthalocyanin aufgedampft. Mit demselben optischen Aufbau und derselben Schreibstrategie (Schreibleistung Pw = 13 mW, Leseleistung Pτ - 0,44 mW ) wurde bei einer Linear- geschwindigkeit von V = 4,19 m/s ein Signal-Rausch-Verhältnis C/N = 43 dB gemessen.
Beispiel 5 (Herstellung einer Tablette):
170 mg des Dichlor-silicium-phthalocyanin (SiCl Pc) (Formel siehe Beispiels 1) wurden in einer sog. KBr-Presse, wie sie typischerweise zur Herstellung von Kaliumbromidpresslingen für die IR-Spektroskopie benutzt wird, mit 10 bar zu einer Tablette gepresst. Der Durchmesser betrug 1.2 mm, die Dicke betrug 0.7 - 0.8 mm.
In gleicher Weise konnten die Phthalocyanine der Formeln (Ib), (Ic) und (Id) zu
Tabletten verarbeitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Optischer Datenträger, enthaltend ein vorzugsweise transparentes, gegebenenfalls schon mit einer oder mehreren Reflektionsschichten beschichtetes Substrat, auf dessen Oberfläche eine mit Licht beschreibbare Informationsschicht, gegebenenfalls eine oder mehrere Reflexionsschichten und gegebenenfalls eine Schutzschicht oder ein weiteres Substrat oder eine Abdeckschicht aufgebracht sind, der mit blauem Licht, vorzugsweise Laserlicht, besonders bevorzugt Licht mit einer Wellenlänge von 360 - 460 nm, insbe- sondere 380 - 420 nm ganz besonders bevorzugt 390 - 410 nm oder mit infrarotem Licht, vorzugsweise Laserlicht, besonders bevorzugt Licht mit - einer Wellenlänge von 760 - 830 nm, beschrieben und gelesen werden kann, wobei die Informationsschicht eine lichtabsorbierende Verbindung und gegebenenfalls ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass als lichtabsorbierende Verbindung wenigstens ein Phthalocyanin der Formel (I) verwendet wird
wonn
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen.
2. Optischer Datenträger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reste Xi und X2 der Formel I jeweils für Chlor stehen.
3. Optischer Datenspeicher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtabsorbierende Verbindung wenigstens einem Phthalocyanin der
Formel (Ia), (Ib), (Ic) und (Id)
Cl Cl Cl i I I
Si Pc Ge Pc Sn Pc
I (Ia), I (Ib), I (Ic),
Cl Cl Cl
f Pc (Id)
F entspricht.
4. Verwendung von Phthalocyaninen der Formel (I)
pc 0),
worin
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen, als lichtabsorbierende Verbindung in der Informationsschicht optischer Speichermedien.
5. Verwendung von Phthalocyaninen
X1
Me Pc I (I),
X, wonn
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen,
zur Herstellung von optischen Speichermedien.
6. Verwendung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Phthalocyanine einen Gehalt von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere mehr als 95 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 98 Gew.-% des Phthalocyanins der Formel (I), bezogen auf eingesetztes Material besitzen.
7. Partikuläre Feststoffpräparation einer Verbindung der Formel (I), dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel eine mittlere Teilchengröße von 0,5 μm bis
10 mm aufweisen.
8. Präparationen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Präparationen enthalten 80 - 100 Gew.%, bevorzugt 95 - 100 % Phthalocyanin, 0,1 - 1,0 Gew.%, bevorzugt 0,1 - 0,5 Gew.%, Restfeuchte, 0 - 10 Gew.%, anorganische Salze,
0 - 10 Gew.%, bevorzugt 0 - 5 Gew.%, weitere Zusätze wie beispielsweise Dispergiermittel, Tenside und / oder Netzmittel, wobei die Prozentangaben jeweils auf die Präparation bezogen sind und, wobei die Summe der genannten Anteile 100 % ergibt.
9. Feste Formkörper wie Tabletten, Stangen usw. enthaltend ein Phthalocyanin der Formel (I),
worin
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen,
vorzugsweise in einer Menge von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 98 Gew.-%, bezogen auf den Forrnkörper.
10. Dispersionen, vorzugsweise wässrige Dispersionen, enthaltend einen
Metallkomplex der Formel (I),
Me Pc I (I),
X, worin
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 90 Gew.-%>, bezogen auf die
Dispersion.
11. Verfahren zum Beschichten von Substraten mit den Phthalocyaninen der Formel (I)
Me Pc
(I),
X2, wonn
Me für ein zweifach axial substituiertes Metallatom aus der Gruppe Si, Ge und Sn steht,
Pc für ein unsubstituiertes Phthalocyanin steht und
Xi und X2 unabhängig voneinander für Halogen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom stehen.
12. Mit blauem Licht, insbesondere Laserlicht besonders bevorzugt Laserlicht mit einer Wellenlänge von 360 - 460 nm beschriebene optische Datenträger nach Anspruch 1.
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