JP2008226406A - Structural body having organic thin film, its manufacturing method and optical recording medium using structural body - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel structural body and its manufacturing method, wherein an organic thin film having dyestuff dots having high regularity and a nano meter size is built/fixed onto a base material, and also to provide an optical recording medium using the structural body for performing recording and reproduction with recording density which can not be obtained in a conventional optical recording medium and exceeds a diffraction limit of a pickup lens. <P>SOLUTION: (1) In the manufacturing method of the structural body having the organic thin film, the organic thin film composed of a material having a micro phase separation structure formed by a block copolymer formed by bonding mutually incompatible polymer chains to each other and having groups which can be separated by an acid catalyst in only one phase of the micro phase separation structure, is formed on the base material, the separable groups are separated by using the acid catalyst to generate holes in the organic thin film, and a dyestuff is introduced in the holes and the dyestuff is chemically bonded to the base material. (2) A substrate or a substrate having an undercoat layer is used as the base material, and the structural body having the organic thin film is layered thereon to form the optical recording medium. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機薄膜を有する構造体とその作製方法及び該構造体を用いた超高密度光記録媒体に関する。   The present invention relates to a structure having an organic thin film, a method for producing the structure, and an ultrahigh density optical recording medium using the structure.

ナノメータサイズの機能性材料を高分子内に導入して複合化することは、電子的性質、導電的性質、光学的性質、磁気的性質などの新たな機能を発揮する機能性複合材料を得るのに重要な技術である。従来、機能性材料として金属微粒子(金属ナノクラスター)を用いた金属−有機複合材料の研究開発が進められている。また、無限の材料自由度と機能性が期待出来るナノメータサイズの色素材料と高分子との複合材料の研究開発も進められている。しかしながら、高分子を用いた機能性複合材料は、ガラス転移点や軟化点が低く、作製されたナノメータサイズのパターンが崩れてしまうことがあることが分かった。
一方、光メモリ分野では、基板上に反射層を有する光記録媒体の規格であるCD規格、DVD規格に対応した、記録可能なCD−R、DVD−R、DVD+Rなどが商品化されている。このような光記録媒体においては、更なる記録容量の拡大と小型化が望まれており、記録密度の更なる向上が求められている。
現行システムでの記録容量の向上の要素技術は、記録ピットの微小化技術、MPEG2に代表される画像圧縮技術がある。記録ピットの微小化技術には、記録再生光の短波長化や回折限界の向上を図るために光学系の開口数NAの増大化が検討されているが、回折限界を越える記録再生は不可能である。そこで回折限界を越える記録再生が可能な超解像技術や近接場光を利用した光メモリシステムが、有力な手段として注目されてきたが技術的なハードルの高さから未だ実用化には至っていない。
Introducing a nanometer-sized functional material into a polymer and compositing it will yield a functional composite material that exhibits new functions such as electronic properties, conductive properties, optical properties, and magnetic properties. It is an important technology. Conventionally, research and development of metal-organic composite materials using metal fine particles (metal nanoclusters) as functional materials has been underway. Research and development of nanometer-sized dye materials and polymers that can be expected to have unlimited material flexibility and functionality are also underway. However, it has been found that a functional composite material using a polymer has a low glass transition point and softening point, and the produced nanometer-size pattern may be destroyed.
On the other hand, in the optical memory field, recordable CD-R, DVD-R, DVD + R, and the like corresponding to the CD standard and the DVD standard, which are standards for optical recording media having a reflective layer on a substrate, have been commercialized. In such an optical recording medium, further increase in recording capacity and miniaturization are desired, and further improvement in recording density is required.
Elemental technologies for improving the recording capacity in the current system include a recording pit miniaturization technology and an image compression technology represented by MPEG2. In order to reduce the recording / reproducing light wavelength and increase the diffraction limit, the recording pit miniaturization technology has been studied to increase the numerical aperture NA of the optical system, but recording / reproduction exceeding the diffraction limit is impossible. It is. Thus, super-resolution technology capable of recording / reproduction exceeding the diffraction limit and optical memory systems using near-field light have attracted attention as promising means, but they have not yet been put into practical use due to the high technical hurdles.

本発明に関連すると思われる公知文献としては、ミクロ相分離構造(又は類似の技術)を光記録媒体に用いているものとして、特許文献1〜2がある。また、ミクロ相分離構造を磁気記録媒体に用いているものとして特許文献3がある。更に、本出願人の先願に係る文献として、特許文献4〜10がある。このうち、特許文献5では、ミクロ相分離構造の一方の相の表面を架橋することが記載されている。
この他に、特許文献11には、光記録媒体の固定化・安定化のため、記録部以外の部分を光二量化させるホールバーニングメモリに関する発明が開示されている。このメモリでは記録は二光子吸収により行われる。また、特許文献12には、チミン(ウラシル)のダイマー、オリゴマーを用いて光二量化反応を行う発明が開示されている。また、特許文献13には、ミクロ相分離の一方の相と、基板上に修飾されたハロゲン、エポキシ、アミノ、イソシアナートなどとの間の化学結合の利用した発明が開示されている。
Known documents that are considered to be related to the present invention include Patent Documents 1 and 2 that use a microphase-separated structure (or similar technique) for an optical recording medium. Patent Document 3 discloses that a microphase separation structure is used for a magnetic recording medium. Furthermore, there are Patent Documents 4 to 10 as documents relating to the prior application of the present applicant. Among these, Patent Document 5 describes that the surface of one phase of the microphase separation structure is crosslinked.
In addition to this, Patent Document 11 discloses an invention relating to a hole burning memory in which a portion other than the recording portion is optically dimerized in order to fix and stabilize the optical recording medium. In this memory, recording is performed by two-photon absorption. Patent Document 12 discloses an invention in which a photodimerization reaction is performed using a dimer or oligomer of thymine (uracil). Patent Document 13 discloses an invention using a chemical bond between one phase of microphase separation and halogen, epoxy, amino, isocyanate, etc. modified on a substrate.

特開2005−209330号公報JP 2005-209330 A 特許第3229048号公報Japanese Patent No. 3229048 特開2001−151834号公報JP 2001-151834 A 特開2003−089269号公報JP 2003-089269 A 特開2003−094825号公報JP 2003-094825 A 特開2004−306404号公報JP 2004-306404 A 特開2004−347978号公報JP 2004-347978 A 特開2005−112934号公報JP 2005-112934 A 特開2005−288809号公報JP 2005-288809 A 特開2006−172584号公報JP 2006-172584 A 特開平7−201071号公報JP-A-7-201071 特表2004−503895号公報JP-T-2004-503895 特開2006−312253JP2006-312253

本発明は、規則性の高いナノメータサイズの色素ドットを有する有機薄膜を基材上に構築・固定した新規な構造体とその作製方法を提供すること、及び、この構造体を光記録媒体に利用することにより、従来の光記録媒体では実現できなかった、ピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度で記録再生可能な光記録媒体を提供することを目的とする。   The present invention provides a novel structure in which an organic thin film having highly regular nanometer-sized dye dots is constructed and fixed on a substrate, and a method for producing the structure, and uses the structure for an optical recording medium. Thus, an object of the present invention is to provide an optical recording medium that can be recorded and reproduced at a recording density exceeding the diffraction limit of the pickup lens, which could not be realized by a conventional optical recording medium.

本発明者等は、種々検討した結果、ブロック共重合体のミクロ相分離現象を利用して、一方の相に脱離可能な基を含有させ、その脱離可能な基が脱離した後の孔に基材と化学的に結合可能な色素を導入することにより、本発明の目的とする構造体を得ることに成功した。また、該構造体を光記録媒体に利用することにより、レーザピックアップの回折限界を超えた記録密度で記録再生可能な光記録媒体を得ることにも成功した。
即ち、上記課題は、次の1)〜8)の発明によって解決される。
1) 互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の相にのみ酸触媒により脱離可能な基を有する材料からなる有機薄膜を基材上に形成し、該脱離可能な基を酸触媒により脱離させて有機薄膜に孔を生じさせ、この孔に色素を導入し、該色素を基材と化学的に結合させることを特徴とする有機薄膜を有する構造体の作製方法。
2) 基材と有機薄膜を有し、該有機薄膜は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の相にのみ酸触媒により脱離可能な基を有する材料からなり、該脱離可能な基の脱離処理により生じた孔に導入された色素が基材と化学的に結合していることを特徴とする有機薄膜を有する構造体。
3) ミクロ相分離構造が、球状構造、柱状構造、又はそれらに類似する構造であることを特徴とする2)記載の有機薄膜を有する構造体。
4) 基材表面が金であり、色素がチオール基又はジスルフィド基を持つことを特徴とする2)又は3)記載の有機薄膜を有する構造体。
5) 基材表面にヒドロキシル基を持ち、色素がクロロシリル基又はアルコキシシリル基を持つことを特徴とする2)又は3)記載の有機薄膜を有する構造体。
6) 基材として、基板又は下引き層を設けた基板を用い、その上に2)〜5)の何れかに記載の有機薄膜を有する構造体を積層したことを特徴とする光記録媒体。
7) ミクロ相分離構造の、球状構造、柱状構造、又はそれらに類似する構造の断面の径が、記録再生光のスポット径より小さいことを特徴とする6)記載の光記録媒体。
8) 基板が表面に溝を有することを特徴とする6)又は7)記載の光記録媒体。
As a result of various studies, the present inventors have made use of the microphase separation phenomenon of the block copolymer to contain a detachable group in one phase, and after the detachable group has been eliminated. By introducing a dye that can be chemically bonded to the substrate into the pores, the present inventors have succeeded in obtaining the target structure of the present invention. In addition, by using the structure as an optical recording medium, an optical recording medium capable of recording / reproducing at a recording density exceeding the diffraction limit of the laser pickup has also been successfully obtained.
That is, the above problems are solved by the following inventions 1) to 8).
1) It has a micro phase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and only one phase of the micro phase separation structure has a group that can be removed by an acid catalyst. An organic thin film made of a material is formed on a substrate, the detachable group is removed by an acid catalyst to form a hole in the organic thin film, a dye is introduced into the hole, and the dye is chemically bonded to the substrate. A method for manufacturing a structure having an organic thin film characterized by being bonded to each other.
2) It has a substrate and an organic thin film, and the organic thin film has a micro phase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and one of the micro phase separation structures It is made of a material having a group that can be removed by an acid catalyst only in the phase, and the dye introduced into the pores generated by the removal treatment of the removable group is chemically bonded to the substrate. A structure having a characteristic organic thin film.
3) The structure having an organic thin film according to 2), wherein the microphase separation structure is a spherical structure, a columnar structure, or a similar structure thereto.
4) The structure having an organic thin film according to 2) or 3), wherein the substrate surface is gold and the dye has a thiol group or a disulfide group.
5) A structure having an organic thin film as described in 2) or 3), wherein the substrate has a hydroxyl group and the dye has a chlorosilyl group or an alkoxysilyl group.
6) An optical recording medium, wherein a substrate or a substrate provided with an undercoat layer is used as a base material, and a structure having the organic thin film according to any one of 2) to 5) is laminated thereon.
7) The optical recording medium according to 6), wherein the diameter of the cross section of the spherical structure, the columnar structure, or a similar structure of the microphase separation structure is smaller than the spot diameter of the recording / reproducing light.
8) The optical recording medium according to 6) or 7), wherein the substrate has a groove on the surface.

以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の有機薄膜を有する構造体の作製方法は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の相にのみ酸触媒により脱離可能な基を有する材料からなる有機薄膜を基材上に形成し、該脱離可能な基を酸触媒により脱離させて有機薄膜に孔を生じさせ、この孔に色素を導入すると共に、該色素と基材を化学的に結合させることを特徴とする。
この有機薄膜を有する構造体の特長は、ミクロ相分離構造によりナノメータサイズのパターンを構築し、そのパターンを利用して規則性の高いナノメータサイズの色素ドットを形成できることにある。また色素は基材と化学的に結合しているため安定性が高くなる。更に、本発明の作製方法によれば、規則性の高いナノメータサイズの色素ドットを形成するのにエッチングなどの煩雑でコストのかかる手法を用いなくて済む。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing a structure having an organic thin film according to the present invention has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and one phase of the microphase separation structure. An organic thin film made of a material having a group detachable only by an acid catalyst is formed on a substrate, and the detachable group is removed by an acid catalyst to form a hole in the organic thin film. It is characterized by introducing a dye and chemically bonding the dye and a substrate.
The feature of the structure having an organic thin film is that a nanometer-size pattern is constructed by a microphase separation structure, and a highly regular nanometer-size dye dot can be formed using the pattern. In addition, since the dye is chemically bonded to the substrate, the stability is increased. Furthermore, according to the production method of the present invention, it is not necessary to use a complicated and costly technique such as etching to form highly regular nanometer-sized dye dots.

ミクロ相分離構造としては、図1に示すような、(a)球状構造(島状構造)、(b)柱状構造、又はその類似構造が好ましい。また、酸触媒により脱離可能な基は、球状構造、柱状構造、又はその類似構造部分に含まれていることが好ましい。
2種類の成分からなるブロック共重合体を用いた場合には、ラメラ状構造、球状構造、柱状構造、共連続状構造の4種類の構造を作るが、3種類以上の成分からなるブロック共重合体を用いた場合には、構造の種類はほぼ無限に広がる。3種類の成分からなる場合の一例としては、図1(c)(d)に示すような構造が挙げられる。
また、構造を制御するために他のポリマー(ブロック共重合体などを含む)及び低分子化合物を混合してもよい。
As the microphase separation structure, as shown in FIG. 1, (a) a spherical structure (island structure), (b) a columnar structure, or a similar structure is preferable. Further, the group capable of being removed by an acid catalyst is preferably contained in a spherical structure, a columnar structure, or a similar structure portion thereof.
When a block copolymer composed of two types of components is used, four types of structures are formed: a lamellar structure, a spherical structure, a columnar structure, and a co-continuous structure. When coalescence is used, the types of structures are almost infinite. As an example of the case of comprising three types of components, there is a structure as shown in FIGS.
Further, in order to control the structure, other polymers (including block copolymers) and low molecular compounds may be mixed.

本発明に係る有機薄膜において、ミクロ相分離構造の一方の相を形成するポリマー鎖に結合した脱離可能な基は、脱離した後に気化することが好ましく、その沸点はブロック共重合体のTg(ガラス転移点)以下であることが好ましい。
本発明では、ミクロ相分離構造を形成した後に酸触媒による反応を進行させるため加熱する必要があるが、その際、ミクロ相分離構造を崩さないためには、ブロック共重合体のTg以下で、できるだけ短時間で加熱することが好ましい。従って、脱離可能な基の沸点もTg以下であることが好ましい。更に、脱離した基が気化することにより、ミクロ相分離したブロック共重合体中に空孔ができ、この空孔に色素を導入することにより、空孔内の色素と基材とを効率よく結合させることができる。
In the organic thin film according to the present invention, the detachable group bonded to the polymer chain forming one phase of the microphase separation structure is preferably vaporized after the detachment, and the boiling point thereof is the Tg of the block copolymer. (Glass transition point) is preferably below.
In the present invention, after the microphase separation structure is formed, it is necessary to heat in order to advance the reaction by the acid catalyst. In this case, in order not to break the microphase separation structure, at Tg or less of the block copolymer, It is preferable to heat in as short a time as possible. Accordingly, the boiling point of the detachable group is preferably Tg or less. Furthermore, the released group is vaporized to form pores in the microphase-separated block copolymer, and by introducing the dye into the pores, the dye in the pores and the substrate are efficiently separated. Can be combined.

脱離可能な基の好ましい例としては下記〔化1〕〔化2〕で示される基が挙げられる。
Preferable examples of the detachable group include groups represented by the following [Chemical Formula 1] and [Chemical Formula 2].

本発明に用いるブロック共重合体は、互いに非相溶である各種のポリマーを組み合わせて合成することができる。3種以上のポリマーの組合せであってもよい。
ポリマーの原料となるモノマーとしては、例えば、スチレン、イソプレン、α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、2−ビニルピリジン、アミノスチレン、4−ビニルピリジン、メタクリレート類、ε−カプロラクトン、ブタジエン、ビニルメチルエーテル、1、3−シクロヘキサンジエン、エチレンオキシド、酸触媒により脱離可能な基で保護されたビニルフェノール、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
上記ブロック共重合体は、互いに非相溶のポリマー鎖の末端から重合するリビング重合法(アニオン重合、リビングラジカル重合)、ポリマー鎖の中央から合成するリビング重合法(アニオン重合)、末端官能性ポリマーの末端を結合させる合成法(アニオン重合、リビングラジカル重合)などの方法によって合成することができる。
例えば、リビングラジカル重合法によって、酸触媒により脱離可能な基を有するポリスチレンと、ポリメチルメタクリレートとのブロック共重合体、あるいは、ポリスチレンと、酸触媒により脱離可能な基を有するポリメタクリル酸とのブロック共重合体が合成できる。
The block copolymer used in the present invention can be synthesized by combining various polymers that are incompatible with each other. It may be a combination of three or more polymers.
Examples of the monomer used as a raw material for the polymer include styrene, isoprene, α-methylstyrene, chloromethylstyrene, 2-vinylpyridine, aminostyrene, 4-vinylpyridine, methacrylates, ε-caprolactone, butadiene, vinyl methyl ether, Examples thereof include 1,3-cyclohexanediene, ethylene oxide, vinylphenol protected with a group removable by an acid catalyst, acrylic acid, methacrylic acid and the like.
The block copolymer is composed of a living polymerization method (anionic polymerization, living radical polymerization) in which polymerization is performed from the ends of incompatible polymer chains, a living polymerization method (anionic polymerization) in which synthesis is performed from the center of the polymer chain, and a terminal functional polymer. It can synthesize | combine by methods, such as the synthesis method (anion polymerization, living radical polymerization) which couple | bonds the terminal of this.
For example, by a living radical polymerization method, a block copolymer of polystyrene having a group removable by an acid catalyst and polymethyl methacrylate, or polystyrene and polymethacrylic acid having a group removable by an acid catalyst The block copolymer can be synthesized.

本発明で用いられる酸触媒は、ポリマー鎖に結合した所望の基を脱離させることができ、空孔形成を阻害せず、ミクロ相分離構造を壊さないものであれば特に制約はない。
このような酸触媒としては、酸化合物、又は光照射もしくは加熱により酸化合物を発生する化合物(光酸発生剤、熱酸発生剤)が挙げられる。
酸化合物の例としては、p−トルエンスルホン酸などの公知の化合物が挙げられる。
また酸化合物を発生する化合物の例としては、トリフェニルスルホニウムトリフレートなどのスルホニウム化合物、ジフェニルヨードニウムトリフレートなどのヨードニウム化合物、ニトロベンジルエステル化合物などの公知の化合物が挙げられる。
上記酸触媒は、適用対象物や、それに対応する有機薄膜の製造工程などに応じて適宜選択される。
The acid catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it can remove a desired group bonded to a polymer chain, does not inhibit pore formation, and does not break the microphase separation structure.
Examples of such an acid catalyst include an acid compound or a compound that generates an acid compound by light irradiation or heating (a photoacid generator or a thermal acid generator).
Examples of the acid compound include known compounds such as p-toluenesulfonic acid.
Examples of compounds that generate acid compounds include known compounds such as sulfonium compounds such as triphenylsulfonium triflate, iodonium compounds such as diphenyliodonium triflate, and nitrobenzyl ester compounds.
The acid catalyst is appropriately selected according to the object to be applied and the corresponding organic thin film manufacturing process.

基材には、通常、平板状のものを用いる。材質はとしては、ガラス、セラミック、金属などの無機材料、樹脂などの有機材料が挙げられるが、孔に導入される色素と化学的に結合できるものであれば、特に限定されない。
基材と色素を化学的に結合させるには、公知の方法を用いればよいが、金と硫黄の結合又はヒドロキシル基と珪素の結合を利用すると、簡便に強固な結合を形成できるので好ましい。
金と硫黄の結合を形成するには、例えば金の基材又は表面が金からなる基材と、チオール基を持つ色素又はジスルフィド基を持つ色素を組み合わせればよい。
また、ヒドロキシル基と珪素の結合を形成するには、例えば表面を親水処理したシリコンウェハと、トリクロロシラン基、ジクロロシラン基、モノクロロシラン基を持つ色素や、トリアルコキシシラン基、ジアルコキシシラン基、モノアルコキシシラン基を持つ色素を組み合わせればよい。
The substrate is usually a flat plate. Examples of the material include inorganic materials such as glass, ceramics, and metals, and organic materials such as resins, but are not particularly limited as long as they can be chemically bonded to the pigment introduced into the pores.
A known method may be used to chemically bond the substrate and the dye, but it is preferable to use a bond between gold and sulfur or a bond between a hydroxyl group and silicon because a strong bond can be easily formed.
In order to form a bond between gold and sulfur, for example, a gold substrate or a substrate whose surface is made of gold may be combined with a dye having a thiol group or a dye having a disulfide group.
In order to form a bond between a hydroxyl group and silicon, for example, a silicon wafer having a hydrophilic surface, a dye having a trichlorosilane group, a dichlorosilane group, a monochlorosilane group, a trialkoxysilane group, a dialkoxysilane group, A dye having a monoalkoxysilane group may be combined.

次に、本発明の有機薄膜を有する構造体を、記録材料(記録層)として応用した光記録媒体について説明する。
従来の光記録媒体は、連続した記録材料から構成された記録層を備えており、この記録層にレーザビームを照射し、レーザビームの形状に相応した何らかの変化(光学的な変化を伴う物理的、化学的変化など)を記録材料に起こさせて記録するものである。
従って、最小記録ピットのサイズは、光学系の発振波長とレンズのNAで決定されるレーザビーム径に依存するため、従来の記録再生システムでは、高密度化は基本的にレーザの発振波長やレンズのNAの実用化技術力に左右されてきた。
また、ビーム形状がガウス分布した形状であること及び記録材料として熱又は光に対して明瞭なしきい値で変化する材料は殆ど存在しないことから、形成されるピットの最外周の大きさや変化量が均一とはならず、その再生信号品質にもバラツク要因が必ず存在し、高品質の信号特性を得るにも限界があった。
Next, an optical recording medium in which the structure having the organic thin film of the present invention is applied as a recording material (recording layer) will be described.
A conventional optical recording medium includes a recording layer made of a continuous recording material. The recording layer is irradiated with a laser beam, and some change corresponding to the shape of the laser beam (physical with an optical change). , Chemical changes, etc.) are caused in the recording material and recorded.
Therefore, since the size of the minimum recording pit depends on the laser beam diameter determined by the oscillation wavelength of the optical system and the NA of the lens, in the conventional recording / reproducing system, the increase in density is basically the laser oscillation wavelength or lens. Has been influenced by the practical technology of NA.
Also, since the beam shape is a Gaussian distribution and there is almost no material that changes with a clear threshold for heat or light as a recording material, the size and amount of change of the outermost periphery of the pits formed are It is not uniform, and there is always a variation factor in the quality of the reproduced signal, and there is a limit in obtaining high quality signal characteristics.

これに対し本発明の光記録媒体は、上記従来の光記録媒体の課題を克服した新しい構造の光記録媒体である。即ち、本発明の有機薄膜を有する構造体を利用した光記録媒体は、有機薄膜がミクロ相分離構造を有するので、連続した層中に、高度に秩序化された記録可能な色素ドットが、マトリックスを介して非連続的に存在する。更に、その色素ドットが均一なナノメータサイズ(10〜500nm)で形成されている。従って、最小記録ピットのサイズは、レーザ発振波長やレンズのNAのみで決定されるのではなく、色素ドットで決定されるので、任意の記録密度の光記録媒体が設計可能となる。更に記録ピットの最外周のエッジも、ミクロ相分離構造で決定されているため、この色素ドット全体を変化させるように記録することで、ピットのバラツキのない高品質の信号特性を得ることが可能となる。この色素ドットの径は、記録再生光のスポット径よりも小さい方が、より高密度な光記録媒体が得られるので好ましい。   On the other hand, the optical recording medium of the present invention is an optical recording medium having a new structure that overcomes the problems of the conventional optical recording medium. That is, in the optical recording medium using the structure having the organic thin film of the present invention, since the organic thin film has a microphase separation structure, highly ordered recordable dye dots are formed in a matrix in a continuous layer. Exist discontinuously through. Further, the dye dots are formed with a uniform nanometer size (10 to 500 nm). Therefore, the size of the minimum recording pit is not determined only by the laser oscillation wavelength or the lens NA, but is determined by the dye dot, so that an optical recording medium having an arbitrary recording density can be designed. Furthermore, since the outermost edge of the recording pit is also determined by the micro phase separation structure, high quality signal characteristics with no pit variation can be obtained by recording this entire dye dot. It becomes. The diameter of the dye dots is preferably smaller than the spot diameter of the recording / reproducing light because a higher-density optical recording medium can be obtained.

次に、本発明の光記録媒体の構成及び各構成層について説明する。
〈光記録媒体構成〉
本発明の光記録媒体は、上記有機薄膜を有する構造体を利用するものであり、該構造体の基材として、光記録媒体用の基板、又は該基板の上に下引層を設けたものを用いることにより、光記録媒体を得ることができる。
また、光記録媒体には、必要に応じて金属反射層、保護層、基板面ハードコート層など他の構成層を設けてもよく、目的や要求特性に応じて構成層の形態を選択する。
図2〜図4に構成例の概略断面図を示す。なお、これらは実施の形態を説明するためのものであって、他の構成でもよい。
図2(a)〜(d)は、金属反射層を設けない例であり、図3(a)〜(d)は、金属反射層を設けた例である。
本発明の光記録媒体の構成としては、追記型光ディスクの構造(基板上に記録層を設けたものを2枚貼り合わせたいわゆるエアーサンドイッチ構造)としてもよく、CD−R構造(基板上に記録層、反射層、保護層を設ける)としてもよく、CD−R構造を貼り合わせたDVD構造としてもよい。
Next, the configuration and each component layer of the optical recording medium of the present invention will be described.
<Optical recording medium configuration>
The optical recording medium of the present invention uses a structure having the organic thin film, and the substrate for the structure is a substrate for an optical recording medium or an undercoat layer provided on the substrate. By using this, an optical recording medium can be obtained.
In addition, the optical recording medium may be provided with other constituent layers such as a metal reflection layer, a protective layer, and a substrate surface hard coat layer as required, and the form of the constituent layers is selected according to the purpose and required characteristics.
2 to 4 show schematic cross-sectional views of configuration examples. Note that these are for explaining the embodiment and may have other configurations.
2A to 2D are examples in which a metal reflective layer is not provided, and FIGS. 3A to 3D are examples in which a metal reflective layer is provided.
The configuration of the optical recording medium of the present invention may be a write-once optical disc structure (a so-called air sandwich structure in which two recording layers are provided on a substrate), or a CD-R structure (recording on a substrate). Providing a layer, a reflective layer, and a protective layer), or a DVD structure in which a CD-R structure is bonded.

〈基板〉
基板としては、基板側より記録再生を行なう場合のみ使用レーザに対して透明でなければならず、記録層側(基板と反対側)から記録、再生を行なう場合には透明である必要はない。
基板材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などのプラスチック、ガラス、セラミック、金属などを用いることができる。
なお、基板の表面に、トラッキング用の案内溝や案内ピット、更にアドレス信号などのプリフォーマットなどが形成されていてもよい。
トラッキング用の案内溝をミクロ相分離構造の配列用として用いることもでき、その場合のイメージは図4のようになる。案内溝の幅は、有機薄膜を有する構造体の色素ドットが一列に並ぶようにしたり、複数列並ぶようにすることにより調整できる。
<substrate>
The substrate must be transparent to the laser used only when recording / reproduction is performed from the substrate side, and need not be transparent when recording / reproduction is performed from the recording layer side (opposite side of the substrate).
As the substrate material, for example, plastics such as polyester resin, acrylic resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyolefin resin, phenol resin, epoxy resin, polyimide resin, glass, ceramic, metal, and the like can be used.
Note that a guide groove for tracking, a guide pit, and a preformat such as an address signal may be formed on the surface of the substrate.
The tracking guide grooves can also be used for the arrangement of the microphase separation structure, and the image in that case is as shown in FIG. The width of the guide groove can be adjusted by arranging the dye dots of the structure having the organic thin film in a line or in a plurality of lines.

〈記録層〉
記録層は、前記有機薄膜からなる。孔に導入される色素の光学特性としては、記録再生用レーザ波長に対し、その吸収特性変化を利用して再生する場合には、レーザ波長近傍に最大吸収波長を持つように波長制御することが好ましく、記録再生用レーザ波長に対し、その屈折率変化を利用して再生する場合には、レーザ波長近傍に最大屈折率を持つように波長制御することが好ましい。その際、増感剤などを用いて波長制御してもよい。
色素としては、例えばレーザの照射エネルギーによりヒートモード(熱分解等)でその光学定数を変化させるポリメチン色素、スクアリリウム系、ピリリウム系、ポルフィリン系、ポルフィラジン系、アゾ系、アゾメチン系染料等、及びその金属錯体化合物、レーザの照射エネルギーによりフォトンモードでその光学定数を変化させるフルギド類、ジアリールエテン類、アゾベンゼン類、スピロピラン類、スチルベン類、ジヒドロピレン類、チオインジゴ類、ビピリジン類、アジリジン類、芳香族多環類、アリチリデンアニリン類、キサンテン類等のフォトクロミック材料が挙げられ、記録の書き換えが可能なフォトクロミック材料が特に好ましい。
これらの染料は単独で用いてもよいし、2種以上の組み合わせにしてもよい。
更に、上記染料中に、特性改良の目的で、安定剤(例えば遷移金属錯体)、紫外線吸収材、分散剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤などを添加してもよい。
<Recording layer>
The recording layer is made of the organic thin film. As for the optical characteristics of the dye introduced into the holes, the wavelength can be controlled so as to have the maximum absorption wavelength in the vicinity of the laser wavelength when reproducing using the change in the absorption characteristic with respect to the recording / reproducing laser wavelength. Preferably, when reproducing using the refractive index change with respect to the recording / reproducing laser wavelength, it is preferable to control the wavelength so as to have the maximum refractive index in the vicinity of the laser wavelength. At that time, the wavelength may be controlled using a sensitizer or the like.
Examples of the dye include a polymethine dye that changes its optical constant in a heat mode (pyrolysis, etc.) by laser irradiation energy, a squarylium-based, a pyrylium-based, a porphyrin-based, a porphyrazine-based, an azo-based, an azomethine-based dye, and the like. Metal complex compounds, fulgides, diarylethenes, azobenzenes, spiropyrans, stilbenes, dihydropyrenes, thioindigos, bipyridines, aziridines, aromatic polycycles whose optical constants are changed in photon mode by laser irradiation energy Photochromic materials such as allylicidene anilines, xanthenes, etc., and photochromic materials capable of rewriting recording are particularly preferred.
These dyes may be used alone or in combination of two or more.
Furthermore, stabilizers (for example, transition metal complexes), ultraviolet absorbers, dispersants, flame retardants, lubricants, antistatic agents, surfactants, plasticizers, and the like may be added to the above dyes for the purpose of improving characteristics. Good.

〈下引き層〉
下引き層は、(1)接着性の向上、(2)水又はガスなどのバリアー、(3)記録層の保存安定性の向上、(4)反射率の向上、(5)溶剤からの基板の保護、(6)案内溝、案内ピット、プレフォーマットの形成などを目的として設ける。但し、有機薄膜の孔に導入された色素と化学的に結合できる表面を持っていなければならない。
(1)の目的に対しては、アイオノマー樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂、天然樹脂、天然高分子、シリコーン、液状ゴムなどの種々の高分子化合物、及びシランカップリング剤などを用いることができる。(2)あるいは(3)の目的に対しては、上記高分子材料の他に、SiO、MgF、SiO、TiO、ZnO、TiN、SiNなどの無機化合物、Zn、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Au、Ag、Alなどの金属又は半金属を用いることができる。(4)の目的に対しては、Al、Au、Agなどの金属や、メチン染料、キサンテン系染料などの金属光沢を有する色素を用いることができる。(5)あるいは(6)の目的に対しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
下引き層の膜厚は、0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
<Underlayer>
The undercoat layer consists of (1) improved adhesion, (2) a barrier such as water or gas, (3) improved storage stability of the recording layer, (4) improved reflectance, and (5) a substrate from a solvent. And (6) formation of guide grooves, guide pits, and preformats. However, it must have a surface that can be chemically bonded to the dye introduced into the pores of the organic thin film.
For the purpose of (1), various polymer compounds such as ionomer resin, polyamide resin, vinyl resin, natural resin, natural polymer, silicone, liquid rubber, and silane coupling agent can be used. For the purpose of (2) or (3), in addition to the above polymer materials, inorganic compounds such as SiO, MgF, SiO 2 , TiO, ZnO, TiN, SiN, Zn, Cu, Ni, Cr, Ge , Se, Au, Ag, Al, or other metals or metalloids can be used. For the purpose of (4), metals such as Al, Au, and Ag, and pigments having metallic luster such as methine dyes and xanthene dyes can be used. For the purpose of (5) or (6), an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used.
The thickness of the undercoat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.

〈金属反射層〉
金属反射層は、要求される反射率に応じて必要な場合に設ける。
反射層材料としては、単体で高反射率が得られる腐食されにくい金属又は半金属などが用いられ、その例としては、Au、Ag、Cr、Ni、Al、Fe、Snなどが挙げられる。これらの中で、高反射率や生産性の点からAu、Ag、Alが最も好ましい。
これらの金属又は半金属は、単独で用いても、2種の合金として用いてもよい。
反射層の膜形成法としては、特に限定されないが、蒸着、スッパタリングなどが挙げられる。
反射層の膜厚は、50〜5000Åが好ましく、100〜3000Åが更に好ましい。
<Metal reflective layer>
The metal reflective layer is provided when necessary according to the required reflectance.
As the reflective layer material, a metal or semi-metal that is not easily corroded and has a high reflectivity by itself is used, and examples thereof include Au, Ag, Cr, Ni, Al, Fe, and Sn. Among these, Au, Ag, and Al are most preferable from the viewpoint of high reflectivity and productivity.
These metals or metalloids may be used alone or as two kinds of alloys.
The method for forming the reflective layer is not particularly limited, and examples thereof include vapor deposition and sputtering.
The thickness of the reflective layer is preferably 50 to 5000 mm, more preferably 100 to 3000 mm.

〈保護層、基板面ハードコート層〉
保護層及び基板面ハードコート層は、(1)記録層(反射吸収層)の傷、ホコリ、汚れなどからの保護、(2)記録層(反射吸収層)の保存安定性の向上、(3)反射率の向上などを目的として使用される。
これらの目的に対しては、前記下引き層で示した材料を用いることができるが、更に、紫外線硬化樹脂、ポリメチルアクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース、脂肪族炭化水素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエン樹脂、クロロプレンゴム、ワックス、アルキッド樹脂、乾性油、ロジンなどの熱軟化性、熱溶融性樹脂も用いることができる。
上記材料のうち最も好ましいのは、生産性に優れた紫外線硬化樹脂である。
保護層又は基板面ハードコート層の膜厚は、0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
上記下引き層、保護層及び基板面ハードコート層には、安定剤、分散剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤などを含有させてもよい。
<Protective layer, hard coat layer on substrate surface>
The protective layer and the hard coat layer on the substrate surface are (1) protection from scratches, dust and dirt on the recording layer (reflection absorption layer), (2) improvement in storage stability of the recording layer (reflection absorption layer), (3 ) Used to improve reflectivity.
For these purposes, the materials shown in the undercoat layer can be used, but further, UV curable resin, polymethyl acrylate resin, polycarbonate resin, epoxy resin, polystyrene resin, polyester resin, cellulose, aliphatic Thermosoftening and heat melting resins such as hydrocarbon resins, natural rubber, styrene butadiene resins, chloroprene rubbers, waxes, alkyd resins, drying oils and rosins can also be used.
The most preferable among the above materials is an ultraviolet curable resin excellent in productivity.
The film thickness of the protective layer or the substrate surface hard coat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.
The undercoat layer, the protective layer, and the substrate hard coat layer may contain a stabilizer, a dispersant, a flame retardant, a lubricant, an antistatic agent, a surfactant, a plasticizer, and the like.

本発明によれば、規則性の高いナノメータサイズの色素ドットを有する有機薄膜を基材上に構築・固定した新規な構造体とその作製方法を提供できると共に、この構造体を光記録媒体に利用することにより、従来の光記録媒体では実現できなかった、ピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度で記録再生可能な光記録媒体を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a novel structure in which an organic thin film having highly regular nanometer-sized dye dots is constructed and fixed on a substrate and a method for producing the same, and to use this structure for an optical recording medium By doing so, it is possible to provide an optical recording medium that can be recorded and reproduced at a recording density exceeding the diffraction limit of the pickup lens, which could not be realized by a conventional optical recording medium.

以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by these Examples.

実施例1
ポリ(p−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン)(PBOCST)とポリメチルメタクリレート(PMMA)からなり、PBOCSTの体積分率が16体積%で、数平均分子量が約5万のブロック共重合体をリビングラジカル重合法で合成した。
次に、この共重合体をシクロヘキサノンに溶解し、親水処理を施した石英基板上にスピンキャストして有機薄膜を形成した。
次に、この有機薄膜を140℃で8時間加熱処理した後、SAXS(小角X線散乱)測定、TEM(透過型電子顕微鏡)観察を行ったところ、そのミクロ相分離構造は、数十nm以下の球状(島状)構造であることが確認された。
次に、上記加熱処理後した有機薄膜を、p−トルエンスルホン酸の1重量%イソプロピルアルコール溶液に浸漬させた後に引き上げ、90℃で5分間加熱処理を行った。
この有機薄膜をAFM(原子間力顕微鏡)で観察したところ、元PBOCSTの部分に孔があいていることが確認された。この孔は、PBOCSTのtert−ブトキシカルボニル基が脱離して、ポリ−p−ヒドロキシスチレン(PHS)に変化したことにより生じたものである。
次に、この孔があいた有機薄膜を、下記色素化合物〔化3〕の0.5重量%メタノール/ピリジン(容量比20/1)溶液中に浸漬させた後、引き上げてTEMで観察したところ、色素はPHS部分に偏析していることが確認された。また、この色素が導入された有機薄膜をメタノール中でリンスしたところ、色素は溶出せず、構造は固定されていることが確認された。
次に、この色素が導入された有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)に対し、超高圧水銀灯の365nmの光を取り出して照射(記録)した。その結果を表1に示す。
また、この有機薄膜を120℃で2時間加熱処理したが、構造の乱れは観察されなかった。
Example 1
A block copolymer composed of poly (p-tert-butoxycarbonyloxystyrene) (PBOCST) and polymethyl methacrylate (PMMA), with a volume fraction of PBOCST of 16% by volume and a number average molecular weight of about 50,000 is a living radical. It was synthesized by a polymerization method.
Next, this copolymer was dissolved in cyclohexanone and spin cast on a quartz substrate subjected to hydrophilic treatment to form an organic thin film.
Next, this organic thin film was heat-treated at 140 ° C. for 8 hours, and then SAXS (small angle X-ray scattering) measurement and TEM (transmission electron microscope) observation were performed. The microphase separation structure was several tens of nm or less. It was confirmed that this was a spherical (island) structure.
Next, the organic thin film after the above heat treatment was dipped in a 1% by weight isopropyl alcohol solution of p-toluenesulfonic acid, then pulled up, and heat treated at 90 ° C. for 5 minutes.
When this organic thin film was observed with an AFM (atomic force microscope), it was confirmed that a hole was formed in the original PBOCST portion. This hole is caused by the removal of the tert-butoxycarbonyl group of PBOCST into poly-p-hydroxystyrene (PHS).
Next, the organic thin film having pores was immersed in a 0.5 wt% methanol / pyridine (volume ratio: 20/1) solution of the following dye compound [Chemical Formula 3], and then pulled up and observed with a TEM. It was confirmed that the dye was segregated in the PHS part. Moreover, when the organic thin film into which this pigment | dye was introduce | transduced was rinsed in methanol, the pigment | dye did not elute and it was confirmed that the structure is being fixed.
Next, 365 nm light from an ultra-high pressure mercury lamp was taken out and recorded (recorded) on a structure (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced. The results are shown in Table 1.
The organic thin film was heat-treated at 120 ° C. for 2 hours, but no structural disorder was observed.

実施例2
色素化合物〔化3〕の溶液に代えて、下記色素化合物〔化4〕の1.0重量%メタノール溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして有機薄膜を形成した。
この有機薄膜をTEMで観察したところ、色素はPHS部分に偏析していることが確認された。また、この有機薄膜をメタノール中でリンスしたところ、色素は溶出せず、構造は固定されていることが確認された。
次に、この色素が導入された有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)に対し、超高圧水銀灯の546nmの光を取り出して照射(記録)した。その結果を表1に示す。
また、この有機薄膜を120℃で2時間加熱処理したが、構造の乱れは観察されなかった。
Example 2
An organic thin film was formed in the same manner as in Example 1 except that a 1.0 wt% methanol solution of the following dye compound [Chemical Formula 4] was used instead of the dye compound [Chemical Formula 3] solution.
When this organic thin film was observed with TEM, it was confirmed that the dye was segregated in the PHS part. Further, when this organic thin film was rinsed in methanol, it was confirmed that the dye was not eluted and the structure was fixed.
Next, 546 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp was taken out and irradiated (recorded) on a structure (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced. The results are shown in Table 1.
The organic thin film was heat-treated at 120 ° C. for 2 hours, but no structural disorder was observed.

実施例3
ポリスチレン(PSt)とポリtert−ブチルメタクリレート(PtBMA)からなり、PtBMAの体積分率が28体積%で、数平均分子量が約7万のブロック共重合体をリビングラジカル重合法で合成した。
次に、この共重合体とトリフェニルスルホニウムトリフレートとを重量比で100:3となるようにシクロヘキサノンに溶解し、親水処理を施した石英基板上にスピンキャストして有機薄膜を形成した。
次に、この有機薄膜を140℃で10時間加熱処理した後、SAXS測定、TEM観察を行ったところ、そのミクロ相分離構造は、数十nm以下の柱状構造であることが確認された。
次に、上記加熱処理後の有機薄膜に光を照射(記録)した後、100℃で3分間加熱してAFMで観察したところ、元PtBMA部分に孔があいていることが確認された。この孔は、PtBMAのtert−ブチル基が脱離して、ポリメタクリル酸(PMAA)に変化したことにより生じたものである。
次に、この孔があいた有機薄膜に、下記色素化合物〔化5〕の1.0重量%エタノール溶液を滴下し乾燥させた後、TEMで観察したところ、色素はPMAA部分に偏析していることが確認された。また、この有機薄膜をエタノール中でリンスしたところ、色素は溶出せず、構造は固定されていることが確認された。
次に、この色素が導入された有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)に対し、超高圧水銀灯の365nmの光を取り出して照射(記録)した。その結果を表1に示す。
また、この有機薄膜を120℃で2時間加熱処理したが、構造の乱れは観察されなかった。
Example 3
A block copolymer composed of polystyrene (PSt) and poly tert-butyl methacrylate (PtBMA) and having a PtBMA volume fraction of 28% by volume and a number average molecular weight of about 70,000 was synthesized by a living radical polymerization method.
Next, this copolymer and triphenylsulfonium triflate were dissolved in cyclohexanone at a weight ratio of 100: 3, and spin-cast on a quartz substrate that had been subjected to a hydrophilic treatment to form an organic thin film.
Next, this organic thin film was heat-treated at 140 ° C. for 10 hours, and then SAXS measurement and TEM observation were performed. As a result, the microphase separation structure was confirmed to be a columnar structure of several tens of nm or less.
Next, the organic thin film after the above heat treatment was irradiated (recorded) with light, heated at 100 ° C. for 3 minutes and observed with AFM, and it was confirmed that the original PtBMA portion had a hole. This hole is caused by the removal of the tert-butyl group of PtBMA and the change to polymethacrylic acid (PMAA).
Next, a 1.0 wt% ethanol solution of the following dye compound [Chemical Formula 5] was dropped onto the organic thin film having the pores, dried, and observed by TEM. The dye was segregated in the PMAA part. Was confirmed. Further, when this organic thin film was rinsed in ethanol, it was confirmed that the dye was not eluted and the structure was fixed.
Next, 365 nm light from an ultra-high pressure mercury lamp was taken out and recorded (recorded) on a structure (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced. The results are shown in Table 1.
The organic thin film was heat-treated at 120 ° C. for 2 hours, but no structural disorder was observed.

実施例4
石英基板を金基板に変え、色素化合物〔化3〕の溶液に代えて下記色素化合物〔化6〕の0.5重量%メタノール/ピリジン(容量比20/1)溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして色素が導入された有機薄膜を形成し、TEMで観察したところ、色素はPHS部分に偏析していることが確認された。また、この有機薄膜をメタノール中でリンスしたところ、色素は溶出せず、構造は固定されていることが確認された。
次に、この色素が導入された有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)に対し、超高圧水銀灯の365nmの光を取り出して照射(記録)した。その結果を表1に示す。
また、この有機薄膜を120℃で2時間加熱処理したが、構造の乱れは観察されなかった。
Example 4
The quartz substrate was changed to a gold substrate, and a 0.5 wt% methanol / pyridine (volume ratio: 20/1) solution of the following dye compound [Chem. 6] was used instead of the dye compound [Chem. 3] solution. When an organic thin film into which a dye was introduced was formed in the same manner as in Example 1 and observed with a TEM, it was confirmed that the dye was segregated in the PHS portion. Further, when this organic thin film was rinsed in methanol, it was confirmed that the dye was not eluted and the structure was fixed.
Next, 365 nm light from an ultra-high pressure mercury lamp was taken out and recorded (recorded) on a structure (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced. The results are shown in Table 1.
The organic thin film was heat-treated at 120 ° C. for 2 hours, but no structural disorder was observed.

実施例5
石英基板を金基板に変え、色素化合物〔化3〕の溶液に代えて下記色素化合物〔化7〕の1.0重量%エタノール溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして色素が導入された有機薄膜を形成し、TEMで観察したところ、色素はPHS部分に偏析していることが確認された。また、この有機薄膜をエタノール中でリンスしたところ、色素は溶出せず、構造は固定されていることが確認された。
次に、この色素が導入された有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)に対し、超高圧水銀灯の365nmの光を取り出して照射(記録)した。その結果を表1に示す。
また、この有機薄膜を120℃で2時間加熱処理したが、構造の乱れは観察されなかった。
Example 5
The dye was changed in the same manner as in Example 1 except that the quartz substrate was changed to a gold substrate and a 1.0 wt% ethanol solution of the following dye compound [Chemical Formula 7] was used instead of the dye compound [Chemical Formula 3] solution. When the introduced organic thin film was formed and observed with TEM, it was confirmed that the dye was segregated in the PHS portion. Further, when this organic thin film was rinsed in ethanol, it was confirmed that the dye was not eluted and the structure was fixed.
Next, 365 nm light from an ultra-high pressure mercury lamp was taken out and recorded (recorded) on a structure (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced. The results are shown in Table 1.
The organic thin film was heat-treated at 120 ° C. for 2 hours, but no structural disorder was observed.

比較例1
色素化合物〔化3〕の溶液に代えて、下記色素化合物〔化8〕の1.0重量%エタノール溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして色素が導入された有機薄膜を形成し、TEMで観察したところ、色素はPHS部分に偏析していることが確認された。
しかし、この有機薄膜をエタノール中でリンスしたところ、色素の大部分が洗い流されてしまった。即ち、色素化合物〔化8〕は石英基板と化学的に結合していなかったと考えられる。
次に、このリンスした有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)に対し、超高圧水銀灯の365nmの光を取り出して照射(記録)した。その結果を表1に示す。
また、この有機薄膜を120℃で2時間加熱処理したところ、加熱前後で構造が変化することが確認された。
Comparative Example 1
An organic thin film into which a dye was introduced was formed in the same manner as in Example 1 except that a 1.0 wt% ethanol solution of the following dye compound [Chem. 8] was used instead of the dye compound [Chem. 3] solution. When observed with TEM, it was confirmed that the dye was segregated in the PHS part.
However, when this organic thin film was rinsed in ethanol, most of the pigment was washed away. That is, it is considered that the dye compound [Chemical Formula 8] was not chemically bonded to the quartz substrate.
Next, the 365 nm light from the ultrahigh pressure mercury lamp was taken out and irradiated (recorded) on the structure (that is, the optical recording medium) having the rinsed organic thin film. The results are shown in Table 1.
Moreover, when this organic thin film was heat-processed at 120 degreeC for 2 hours, it was confirmed that a structure changes before and after a heating.

実施例1〜5の色素が導入された有機薄膜を有する構造体(即ち光記録媒体)は、特定の波長の光を照射(記録)すると透過率、反射率が変化することが明らかになった。また、色素化合物としてフォトクロミック材料を用いれば、可逆記録媒体として用いることもできる。
これに対し、比較例1では色素が流出して殆ど存在しなくなってしまい、光照射(記録)しても透過率、屈折率を変化させることが出来ないことが分かった。
上記実施例では、何れもミクロ相分離構造による色素ドット径(数十nm)に比較して大きな面積の光源で光を照射(記録)したため、多数の色素ドット及びドット間を一度に記録したことになったが、色素ドット又はドット間と同程度のビーム径の光で記録すれば、色素ドット又はドット間を個別に記録することが可能である。
It became clear that the structure (that is, the optical recording medium) having the organic thin film into which the pigments of Examples 1 to 5 were introduced changed in transmittance and reflectance when irradiated with light of a specific wavelength (recording). . If a photochromic material is used as the dye compound, it can be used as a reversible recording medium.
On the other hand, in Comparative Example 1, it was found that the dye flowed out and almost disappeared, and the transmittance and refractive index could not be changed even by light irradiation (recording).
In the above examples, since light was irradiated (recorded) with a light source having a larger area than the dye dot diameter (several tens of nm) by the microphase separation structure, a large number of dye dots and dots were recorded at once. However, if recording is performed with light having a beam diameter comparable to that of the dye dots or between the dots, it is possible to individually record between the dye dots or the dots.

実施例6
石英基板を、Siウェハ上に幅90nm、深さ30nmの溝を形成した基板に変えたこと以外は、実施例1と全く同様にして色素が導入された有機薄膜を形成した。
この膜の表面構造をAFMで観察したところ、溝中にミクロ相分離の球状(島状)構造が綺麗に並んでいることが確認された。
Example 6
An organic thin film into which a dye was introduced was formed in the same manner as in Example 1 except that the quartz substrate was changed to a substrate in which a groove having a width of 90 nm and a depth of 30 nm was formed on a Si wafer.
When the surface structure of this film was observed with AFM, it was confirmed that spherical (island-like) structures of microphase separation were arranged neatly in the grooves.

ミクロ相分離構造の一例を示す図。(a)球状構造、(b)柱状構造、(c)3種類の成分からなる場合の一例、(d)3種類の成分からなる場合の他の例。The figure which shows an example of a micro phase-separation structure. (A) Spherical structure, (b) Columnar structure, (c) An example in the case of consisting of three types of components, (d) Other examples in the case of consisting of three types of components. (a)〜(d)本発明の光記録媒体(金属反射層無し)の層構成例を示す図。(A)-(d) The figure which shows the example of a layer structure of the optical recording medium (no metal reflective layer) of this invention. (a)〜(d)本発明の光記録媒体(金属反射層有り)の層構成例を示す図。(A)-(d) The figure which shows the layer structural example of the optical recording medium (with a metal reflective layer) of this invention. ミクロ相分離構造を案内溝中に配列させた光記録媒体のイメージ図。The image figure of the optical recording medium which arranged the micro phase separation structure in the guide groove.

Claims (8)

互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の相にのみ酸触媒により脱離可能な基を有する材料からなる有機薄膜を基材上に形成し、該脱離可能な基を酸触媒により脱離させて有機薄膜に孔を生じさせ、この孔に色素を導入し、該色素を基材と化学的に結合させることを特徴とする有機薄膜を有する構造体の作製方法。   A material having a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and having a group that can be removed by an acid catalyst in only one phase of the microphase separation structure. An organic thin film is formed on a substrate, the detachable group is removed by an acid catalyst to form a hole in the organic thin film, a dye is introduced into the hole, and the dye is chemically bonded to the substrate. A method for manufacturing a structure having an organic thin film characterized by being bonded. 基材と有機薄膜を有し、該有機薄膜は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の相にのみ酸触媒により脱離可能な基を有する材料からなり、該脱離可能な基の脱離処理により生じた孔に導入された色素が基材と化学的に結合していることを特徴とする有機薄膜を有する構造体。   The organic thin film has a microphase-separated structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and one phase of the microphase-separated structure. And the dye introduced into the pores generated by the elimination treatment of the detachable group is chemically bonded to the substrate. A structure having an organic thin film. ミクロ相分離構造が、球状構造、柱状構造、又はそれらに類似する構造であることを特徴とする請求項2記載の有機薄膜を有する構造体。   3. The structure having an organic thin film according to claim 2, wherein the microphase separation structure is a spherical structure, a columnar structure, or a similar structure thereto. 少なくとも基材表面が金であり、色素がチオール基又はジスルフィド基を持つことを特徴とする請求項2又は3記載の有機薄膜を有する構造体。   The structure having an organic thin film according to claim 2 or 3, wherein at least the surface of the substrate is gold and the dye has a thiol group or a disulfide group. 少なくとも基材表面にヒドロキシル基を持ち、色素がクロロシリル基又はアルコキシシリル基を持つことを特徴とする請求項2又は3記載の有機薄膜を有する構造体。   4. The structure having an organic thin film according to claim 2, wherein the structure has at least a hydroxyl group on the surface of the substrate, and the dye has a chlorosilyl group or an alkoxysilyl group. 基材として、基板又は下引き層を設けた基板を用い、その上に請求項2〜5の何れかに記載の有機薄膜を有する構造体を積層したことを特徴とする光記録媒体。   An optical recording medium, wherein a substrate or a substrate provided with an undercoat layer is used as a substrate, and a structure having the organic thin film according to any one of claims 2 to 5 is laminated thereon. ミクロ相分離構造の、球状構造、柱状構造、又はそれらに類似する構造の断面の径が、記録再生光のスポット径より小さいことを特徴とする請求項6記載の光記録媒体。   7. The optical recording medium according to claim 6, wherein the diameter of the cross section of the spherical structure, the columnar structure, or a similar structure of the microphase separation structure is smaller than the spot diameter of the recording / reproducing light. 基板が表面に溝を有することを特徴とする請求項6又は7記載の光記録媒体。   8. The optical recording medium according to claim 6, wherein the substrate has a groove on the surface.
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