JP2009064496A - Organic thin film and optical recording medium using the same - Google Patents

Organic thin film and optical recording medium using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new organic thin film in which a nanometer functional material dispersion structure is built and fixed in a polymer and to provide an optical recording medium which enables recording and reproduction at recording density beyond a diffraction limit of a pickup lens unattainable by a conventional optical disk by applying this organic thin film to a recording layer of the optical recording medium. <P>SOLUTION: (1) The organic thin film has a micro phase separation structure composed of a block copolymer in which two or more kinds of non-compatible polymer chains are combined, the polymer chain which forms one separation phase of this micro phase separation structure has a desorbable substitution group, and a dye with functional group combinable with this electron hole barrier at two or more places is introduced in an electron hole formed by desorption of this substitution group. (2) An optical recording medium uses the organic thin film as a recording layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノメータサイズの機能性材料分散構造がポリマー中に構築され固定化された新規な有機薄膜、及び、該有機薄膜を記録層に用いた光記録媒体に関する。   The present invention relates to a novel organic thin film in which a nanometer-sized functional material dispersion structure is constructed and fixed in a polymer, and an optical recording medium using the organic thin film as a recording layer.

互いに非相溶なポリマー鎖を持つブロック共重合体のミクロ相分離構造を機能材料として利用することは公知である。また、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、磁気的性質等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り、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でき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(特許文献1〜3など)。しかしながら、高分子を用いた機能性複合材料では、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であって、CD規格、DVD規格に対応した記録可能なCD−R、DVD−R、DVD+R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増大と記録ピットの小型化が望まれており、これを実現するための更なる記録密度の向上が求められている。
現行システムでの記録容量向上のための要素技術としては、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としては、記録再生光の短波長化や回折限界の向上を図るための光学系の開口数NAの増大が検討されているが、その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いるが、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。
It is known to use a microphase-separated structure of a block copolymer having incompatible polymer chains as a functional material. In addition, introducing a nanometer-sized functional material into a polymer and compositing it makes it possible to create a functional composite material that exhibits new functions such as electronic properties, conductive properties, optical properties, and magnetic properties. Research and development of metal-organic composite materials using metal fine particles (metal nanoclusters) as functional materials have been promoted. In addition, research and development of a composite material of a nanometer-size pigment material and a polymer that can be expected to have an infinite degree of freedom in material and functionality has been promoted (Patent Documents 1 to 3). 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, CD-R, DVD-R, and DVD + R that are recordable CD-R, DVD-R, and DVD-R, which are 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 downsizing of recording pits are desired, and further improvement in recording density is required to realize this.
As elemental technologies for improving the recording capacity in the current system, there are recording pit miniaturization technology and image compression technology represented by MPEG2. As technology for miniaturization of recording pits, it has been studied to increase the numerical aperture NA of the optical system in order to shorten the wavelength of recording / reproducing light and improve the diffraction limit, but recording / reproducing exceeding the diffraction limit is impossible. It is.
Therefore, super-resolution technology capable of recording / reproduction exceeding the diffraction limit and optical memory systems using near-field light are attracting attention as promising means, but they have not yet been put into practical use due to the high technical hurdles. .

特開2003−89269号公報JP 2003-89269 A 特開2003−94825号公報JP 2003-94825 A 特開2004−347978号公報JP 2004-347978 A

本発明は、ナノメータサイズの機能性材料分散構造がポリマー中に構築され固定化された新規な有機薄膜を提供すること、及び、この有機薄膜を光記録媒体の記録層に応用することにより、従来の光ディスクでは実現不可能な、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 organic thin film in which a nanometer-sized functional material dispersion structure is built and fixed in a polymer, and by applying this organic thin film to a recording layer of an optical recording medium, It is an object of the present invention to provide an optical recording medium that can be recorded and reproduced at a recording density exceeding the diffraction limit of a pickup lens, which cannot be realized with the above optical disk.

上記課題は次の1)〜7)の発明によって解決される。
1) 互いに非相溶である2種類以上の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つの分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔内に、該空孔壁と2ヶ所以上で結合できる官能基を持つ色素が導入されていることを特徴とする有機薄膜。
2) 前記脱離可能な置換基が、酸触媒の作用により脱離する置換基であることを特徴とする1)に記載の有機薄膜。
3) 前記脱離可能な置換基を脱離させる際に必要な加熱温度が、前記ブロック共重合体のガラス転移点(Tg)以下であることを特徴とする1)又は2)に記載の有機薄膜。
4) 前記ミクロ相分離構造が球状、柱状、交互ラメラ状、又は該各形状に類似の構造であることを特徴とする1)〜3)の何れかに記載の有機薄膜。
5) 1)〜4)の何れかに記載の有機薄膜を記録層として用いたことを特徴とする光記録媒体。
6) 前記ミクロ相分離構造の球状、柱状、交互ラメラ状、又は該各形状に類似の構造の断面の径が、記録再生光のスポットより小さいことを特徴とする5)に記載の光記録媒体。
7) 溝を設けた基板を有し、該基板上に1)〜4)の何れかに記載の有機薄膜が記録層として形成されていることを特徴とする5)又は6)に記載の光記録媒体。
The above problems are solved by the following inventions 1) to 7).
1) It has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which two or more types of polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and the polymer chain forming one separated phase of the microphase separation structure is desorbed. A dye having a separable substituent and having a functional group capable of binding to the pore wall at two or more positions is introduced into the pore formed by the elimination of the substituent. Organic thin film.
2) The organic thin film according to 1), wherein the detachable substituent is a substituent that is eliminated by the action of an acid catalyst.
3) The organic as described in 1) or 2), wherein a heating temperature necessary for removing the detachable substituent is equal to or lower than a glass transition point (Tg) of the block copolymer. Thin film.
4) The organic thin film according to any one of 1) to 3), wherein the microphase separation structure is spherical, columnar, alternating lamellar, or a structure similar to each of the shapes.
5) An optical recording medium using the organic thin film according to any one of 1) to 4) as a recording layer.
6) The optical recording medium according to 5), wherein the microphase-separated structure has a spherical shape, a columnar shape, an alternating lamellar shape, or a cross-sectional diameter of a structure similar to each shape smaller than the spot of the recording / reproducing light. .
7) The light according to 5) or 6), which has a substrate provided with a groove, and the organic thin film according to any one of 1) to 4) is formed as a recording layer on the substrate. recoding media.

以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明者は、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、一つの相に脱離可能な成分を含有させ、その成分が脱離した後の空孔に色素を導入することにより、目的とする有機薄膜を得た。また、該有機薄膜を光記録媒体の記録層に応用することにより、ピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度での記録再生を可能とした。
本発明の有機薄膜は、互いに非相溶の2種類以上のポリマー鎖が結合したブロック共重合体を主成分とし、該共重合体により形成されたミクロ相分離構造の一つの相に脱離可能な置換基を有し、該置換基が脱離した後の空孔内に、該空孔壁と2ヶ所以上で結合できる官能基を持つ色素(色素部位を持つ架橋剤)を導入して、色素部位とブロック共重合体を固定化することにより得られる。
この有機薄膜の特長は、ミクロ相分離構造によりナノメートルオーダー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色素のナノ構造体を形成できることにある。また、その色素は、ブロック共重合体の一つの相と2ヶ所以上で結合することにより構造体中に固定されるので、構造体の安定性も増すことになる。
なお、本発明の有機薄膜では、製膜後に架橋反応を進行させるので、最初の製膜はブロック共重合体の溶液から行うことができる。そのため、スピンコート法、キャスト法、ブレード塗布法等の簡便な方法を用いて製膜することができ、色素の規則性の高いナノ構造体を形成する際に、エッチング等の煩雑でコストのかかる手法を用いなくても良いので好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As a result of various investigations, the present inventor has made use of the microphase separation phenomenon of the block copolymer, contains a component that can be removed in one phase, and introduces a dye into the pores after the component has been released. As a result, an intended organic thin film was obtained. In addition, by applying the organic thin film to the recording layer of the optical recording medium, recording / reproduction at a recording density exceeding the diffraction limit of the pickup lens can be performed.
The organic thin film of the present invention is mainly composed of a block copolymer in which two or more kinds of incompatible polymer chains are bonded to each other, and can be detached into one phase of a microphase separation structure formed by the copolymer. A dye having a functional group capable of binding to the pore wall at two or more locations (crosslinking agent having a dye moiety) into the pore after the substituent is eliminated, It is obtained by immobilizing the dye part and the block copolymer.
The feature of this organic thin film is that a nanometer order pattern can be constructed by a microphase separation structure, and a highly ordered pigment nanostructure can be formed using the pattern. Further, the dye is fixed in the structure by bonding to one phase of the block copolymer at two or more locations, so that the stability of the structure is also increased.
In the organic thin film of the present invention, since the crosslinking reaction proceeds after the film formation, the first film formation can be performed from a solution of the block copolymer. Therefore, it is possible to form a film using a simple method such as a spin coating method, a casting method, a blade coating method, etc., and when forming a nanostructure having a high regularity of the dye, it is complicated and costly such as etching. This is preferable because a technique need not be used.

ミクロ相分離構造としては、図1に模式的に示すような、(a)球状構造、(b)柱状構造、(c)交互ラメラ状構造又はこれらの各形状に類似の構造が好ましい。脱離する置換基は、その球状部、柱状部、ラメラを形成する一方の層又はその類似構造部分に含まれていることが好ましい。
ブロック共重合体として2種類の成分からなるジブロック共重合体を用いた場合には、球状構造、柱状構造、交互ラメラ状構造の3種類のミクロ相分離構造を作るが、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、構造の種類は図1(d)のブロック共重合体を構成する3種のポリマー部分が規則的に配列されている構造、図1(e)の2種の球状部分を有する構造を始めとしてほぼ無限に広がる。
なお、これらの構造を制御するために、他のポリマー(ブロック共重合体等を含む)や低分子化合物を混合しても良い。
上記ミクロ相分離の一つの相において、脱離した置換基の後に色素が埋め込まれており、かつ、色素はブロック共重合体と結合・架橋した状態になっている。
As the microphase separation structure, (a) a spherical structure, (b) a columnar structure, (c) an alternating lamellar structure, or a structure similar to each of these shapes as schematically shown in FIG. 1 is preferable. The leaving substituent is preferably contained in the spherical portion, the columnar portion, one layer forming a lamella, or a similar structure portion thereof.
When a diblock copolymer consisting of two types of components is used as the block copolymer, three types of microphase-separated structures are formed: a spherical structure, a columnar structure, and an alternating lamellar structure. 1 is used, the type of structure is a structure in which three types of polymer parts constituting the block copolymer of FIG. 1 (d) are regularly arranged, FIG. 1 (e). It spreads almost infinitely, including a structure having two types of spherical parts.
In addition, in order to control these structures, you may mix other polymers (a block copolymer etc. are included) and a low molecular weight compound.
In one phase of the above microphase separation, the dye is embedded after the detached substituent, and the dye is in a state of being bonded and crosslinked with the block copolymer.

本発明の有機薄膜における、ミクロ相分離構造の一つの分離相を形成するポリマー鎖に結合した脱離可能な置換基は、酸触媒等の作用により脱離し、その後、容易に取り除けるものであれば良い。またミクロ相分離構造を形成した後に脱離反応(例えば酸触媒反応)を進行させるため必要に応じて加熱するが、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(短時間)加熱することが好ましい。その後、脱離可能な置換基が構造体から取り除かれることにより、ミクロ相分離したブロック共重合体中に空孔ができ、その空孔内に色素を効率よく導入することができる。
ここで、本発明におけるブロック共重合体は、互いに非相溶である2種以上のポリマーを組み合わせて合成することができる。
In the organic thin film of the present invention, the detachable substituent bonded to the polymer chain forming one separated phase of the microphase-separated structure can be removed by the action of an acid catalyst or the like and then removed easily. good. In addition, after the microphase separation structure is formed, heating is performed as necessary in order to advance the elimination reaction (for example, acid catalyzed reaction). At this time, in order not to destroy the microphase separation structure, the Tg of the block copolymer or lower is required. It is preferable to heat (for a short time). Thereafter, the detachable substituent is removed from the structure, whereby pores are formed in the microphase-separated block copolymer, and the dye can be efficiently introduced into the pores.
Here, the block copolymer in the present invention can be synthesized by combining two or more kinds of polymers that are incompatible with each other.

本発明で用いるブロック共重合体は、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置換基で保護されたビニルフェノール、アクリル酸、メタクリル酸等の各種モノマーを重合して得られるポリマーを用い、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、ラジカル重合)、鎖の中央から合成するリビング重合法(アニオン重合)、又は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等)などの重合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、酸触媒により脱離する置換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、又は、ポリスチレンと、酸触媒により脱離する置換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。   Examples of the block copolymer used in the present invention include styrene, isoprene, α-methylstyrene, chloromethylstyrene, 2-vinylpyridine, aminostyrene, 4-vinylpyridine, methacrylates, ε-caprolactone, butadiene, and vinyl methyl ether. 1,3-cyclohexanediene, ethylene oxide, polymers obtained by polymerizing various monomers such as vinylphenol, acrylic acid, methacrylic acid and the like protected with a substituent removable by an acid catalyst, are incompatible with each other. Living polymerization method (anionic polymerization, radical polymerization) that polymerizes from the end of the polymer chain, living polymerization method (anionic polymerization) that is synthesized from the center of the chain, or a synthetic method that bonds the end of the terminal functional polymer (anionic polymerization, living radical) Synthesized by polymerization methods such as polymerization) Can. For example, by a living radical polymerization method, a block copolymer of polystyrene having a substituent that is eliminated by an acid catalyst and polymethyl methacrylate, or polystyrene and polymethacrylic acid having a substituent that is eliminated by an acid catalyst The block copolymer can be synthesized.

本発明で用いることができる酸触媒としては、所望のポリマー鎖に結合した置換基を脱離させることができ、空孔形成を阻害せず、また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。その例としては、酸化合物、あるいは光照射又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。
酸化合物としては、例えば、p−トルエンスルホン酸等の公知の化合物を用いることができる。また、酸化合物を発生する化合物としては、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフレート等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等のヨードニウム化合物、ニトロベンジルエステル化合物等の公知の化合物を用いることができる。
上記酸触媒は、適用対象物や、それに応用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 that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can remove a substituent bonded to a desired polymer chain, does not inhibit pore formation, and does not break the microphase separation structure. There are no restrictions. Examples thereof include an acid compound or a compound that generates an acid compound by photoirradiation or heating (a photoacid generator or a thermal acid generator).
As the acid compound, for example, a known compound such as p-toluenesulfonic acid can be used. Moreover, as a compound which generate | occur | produces an acid compound, well-known compounds, such as sulfonium compounds, such as a triphenylsulfonium triflate, iodonium compounds, such as a diphenyl iodonium triflate, and a nitrobenzyl ester compound, can be used, for example.
The acid catalyst is appropriately selected according to the object to be applied and the manufacturing process of the organic thin film applied thereto.

前記脱離可能な置換基が脱離した後には、ヒドロキシル基(フェノール基)、カルボキシル基等が残存することになる。そして空孔に導入する色素は、該空孔壁と2ヶ所以上で結合できる官能基を持つものであれば良く、その官能基はヒドロキシル基やカルボキシル基と容易に結合を形成するものが好ましい。具体例としては、ヒドロキシル基に対して、イソシアナート基、トリクロロ、ジクロロ、モノクロロの各シラン基、トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシの各シラン基、カルボキシル基、スルホニルクロリド基等が挙げられ、また、カルボキシル基に対して、ヒドロキシル基、アミノ基、イソシアナート基、エポキシ基、ビニルエーテル基、オキサゾリン基、シクロカーボネート基等が挙げられる。
また、色素としては、光に対して反応するものであれば良く、シアニン色素、アゾ色素、スチリル色素、スチルベン色素等の公知の色素を用いることができる。
After the detachable substituent is eliminated, a hydroxyl group (phenol group), a carboxyl group, and the like remain. The dye introduced into the pores only needs to have a functional group capable of binding to the pore wall at two or more locations, and the functional group preferably forms a bond easily with a hydroxyl group or a carboxyl group. Specific examples include isocyanate groups, trichloro, dichloro, monochloro silane groups, trialkoxy, dialkoxy, monoalkoxy silane groups, carboxyl groups, sulfonyl chloride groups, etc. with respect to the hydroxyl group. And a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, an isocyanate group, an epoxy group, a vinyl ether group, an oxazoline group, a cyclocarbonate group, and the like.
The dye may be any one that reacts with light, and known dyes such as a cyanine dye, an azo dye, a styryl dye, and a stilbene dye can be used.

次に、上記有機薄膜を記録材料(記録層)として用い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(記録材料が存在する層)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、化学的変化等)を記録材料に起させて記録するものである。したがって、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と、記録材料として熱又は光に対し、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は均一にならず、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 using the organic thin film as a recording material (recording layer) will be described.
A conventional optical recording medium includes a recording layer composed of a continuous recording material (a layer in which the recording material exists). The recording layer is irradiated with a laser beam, and some change corresponding to the shape of the laser beam ( Recording is performed by causing a recording material to generate a physical or chemical change accompanied by an optical change. 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 in the outermost circumference of the pits formed Are not uniform, and there is always a variation factor in the quality of the reproduced signal, and there is a limit to obtaining high quality signal characteristics.

これに対し、本発明の光記録媒体は、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応用した光記録媒体は、連続した層中に、高度に秩序化されて存在する記録層ドットがマトリックスを介して非連続して存在する。かつその記録層ドットのサイズが均一なナノメータサイズ(10〜500nm)で形成されている。したがって、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で決定されることなく、形成する記録層ドットのみで決定され、任意の記録密度の光記録媒体が設計可能となる。更にピットの最外周のエッジも、この有機薄膜の構造体で決定されているため、この記録層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無い高品質の信号特性を得る事が可能となる。この記録層ドットの径は、記録再生光のスポット径より小さい方が、より高密度な光記録媒体が得られるので好ましい。   In contrast, the optical recording medium of the present invention is an optical recording medium having a new structure that overcomes the problems of conventional optical recording media. That is, in the optical recording medium to which the organic thin film of the present invention is applied, the recording layer dots present in a highly ordered manner are discontinuously present through the matrix. In addition, the recording layer dots have a uniform nanometer size (10 to 500 nm). Therefore, the size of the minimum recording pit is not determined by the laser oscillation wavelength or lens NA, but is determined only by the recording layer dots to be formed, and an optical recording medium having an arbitrary recording density can be designed. In addition, since the outermost peripheral edge of the pit is also determined by the structure of the organic thin film, high quality signal characteristics without pit variations can be obtained by recording the entire recording layer dot. Is possible. The diameter of the recording layer dots is preferably smaller than the spot diameter of the recording / reproducing light because a higher-density optical recording medium can be obtained.

本発明の光記録媒体の構成及びその必要物性について説明する。
〈記録媒体構成〉
本発明の光記録媒体は、基板上に前記有機薄膜からなる記録層を有するが、必要により、その他の構成層として、下引き層、金属反射層、保護層、基板面ハードコート層などを設けることができ、目的や要求特性に応じて構成層の形態が選ばれる。
例えば、図2(a)〜(d)や図3(a)〜(e)の概略断面図に示すような構成例が挙げられる。図2(a)〜(d)は、基板上に金属反射層を設けずに構成した例であり、図3(a)〜(e)は、金属反射層を設けて構成した例である。図2、図3中、記録層部分が本発明の有機薄膜となっている。
本発明の光記録媒体の構成としては、通常の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、保護層を設けた構造)としてもよく、CD−R構造を貼り合わせたDVD構造でもよい。なお、上記構成は実施の形態を説明するための例であって他の構成でもよい。
The configuration of the optical recording medium of the present invention and the necessary physical properties thereof will be described.
<Recording medium configuration>
The optical recording medium of the present invention has a recording layer made of the organic thin film on a substrate, but if necessary, an undercoat layer, a metal reflective layer, a protective layer, a substrate surface hard coat layer, etc. are provided as other constituent layers The configuration of the constituent layers is selected according to the purpose and required characteristics.
For example, the structural example as shown to the schematic sectional drawing of Fig.2 (a)-(d) and Fig.3 (a)-(e) is mentioned. 2A to 2D are examples in which a metal reflective layer is not provided on a substrate, and FIGS. 3A to 3E are examples in which a metal reflective layer is provided. 2 and 3, the recording layer portion is the organic thin film of the present invention.
The structure of the optical recording medium of the present invention may be a normal write-once optical disk structure (a so-called air sandwich structure in which two recording layers are provided on a substrate) and a CD-R structure (on a substrate). Further, a recording layer, a reflective layer, and a protective layer may be provided), or a DVD structure in which a CD-R structure is bonded may be used. The above configuration is an example for describing the embodiment, and other configurations may be used.

本発明の光記録媒体の各構成層について説明する。
〈基板〉
基板は、基板側から記録再生を行なう場合には使用レーザに対して透明でなければならないが、記録層側(基板と反対側)から記録再生を行なう場合には使用レーザに対して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、その場合の模式図は図4のようになる。案内溝の幅は、構造体が一列に並ぶように調整することも出来、複数列並ぶように調整することも出来る。
Each constituent layer of the optical recording medium of the present invention will be described.
<substrate>
The substrate must be transparent to the laser used when recording / reproducing is performed from the substrate side, but is transparent to the laser used when recording / reproducing is performed from the recording layer side (the side opposite to the substrate). There is no need.
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 a schematic diagram in that case is as shown in FIG. The width of the guide groove can be adjusted so that the structures are arranged in a row, or can be adjusted so that a plurality of rows are arranged.

〈記録層〉
記録層はレーザ光の照射により何らかの光学的変化を生じさせ、その変化により情報を記録し再生可能なものであって、前述のようにミクロ相分離構造を有し、一つの相を空孔にした後に色素を埋め込んだ有機薄膜からなる。
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、増感剤等を用いて波長制御しても良い。
<Recording layer>
The recording layer causes some optical change by irradiation of laser light, and can record and reproduce information by the change, and has a micro phase separation structure as described above, and one phase is made into a hole. After that, it consists of an organic thin film embedded with a dye.
As for the optical characteristics of the dye, when reproducing using the change in absorption characteristics with respect to the recording / reproducing laser wavelength, it is preferable to control the wavelength so as to have the maximum absorption wavelength near the laser wavelength. When reproduction is performed using the change in the refractive index with respect to the laser wavelength, it is preferable to control the wavelength so that the maximum refractive index is provided in the vicinity of the laser wavelength. At that time, the wavelength may be controlled using a sensitizer or the like.

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系、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、アゾメチン系色素等、及びその金属錯体化合物や、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、特に記録の書き換えが可能なフォトクロミック材料は好ましい。上記の色素は単独で用いてもよいし、2種以上の組合わせにしてもよい。更に、上記色素中に、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、可塑剤などを添加してもよい。
空孔に埋め込まれた色素からなる記録層ドット径は5〜500nm、好ましくは10〜200nmが適当である。
Examples of the dye include polymethine, squarylium, pyrylium, porphyrin, porphyrazine, azo, and azomethine dyes whose optical constants are changed by laser irradiation energy in a heat mode (such as thermal decomposition), and the like. Metal complex compounds, fulgides, diarylethenes, azobenzenes, spiropyrans, stilbenes, dihydropyrenes, thioindigos, bipyridines, aziridines, aromatics that change their optical constants in photon mode depending on the laser irradiation energy Photochromic materials such as rings, allylidene anilines, and xanthenes can be mentioned, and photochromic materials that can rewrite records are particularly preferable. The above 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 dye for the purpose of improving characteristics. Good.
The recording layer dot diameter made of the dye embedded in the pores is 5 to 500 nm, preferably 10 to 200 nm.

〈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使用される。
(1)の目的に対しては、高分子材料、例えば、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)又は(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などの無機化合物や、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、メチン染料、キサンテン系染料などの金属光沢を有する有機薄膜を用いることができる。(5)又は(6)の目的に対しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等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.
For the purpose of (1), polymer materials such as ionomer resins, polyamide resins, vinyl resins, natural resins, natural polymers, silicones, various rubber compounds such as liquid rubber, and silane coupling agents. Can be used. For the purposes of (2) or (3), in addition to the above polymeric materials, SiO, MgF, SiO 2, TiO, ZnO, TiN, and inorganic compounds such as SiN, Zn, Cu, Ni, Cr, A metal or a semimetal such as Ge, Se, Au, Ag, or Al can be used. For the purpose of (4), an organic thin film having a metallic luster such as metals such as Al, Au and Ag, 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用いられる。
反射層には、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等が用いられ、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、反射率、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、単独で使用してもよく、2種の合金としてもよい。
反射層の膜形成法は、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、更には100〜3000Åが好ましい。
<Metal reflective layer>
The metal reflective layer is used when necessary according to the required reflectance.
The reflective layer is made of a metal or semi-metal that is highly corrosive and is not easily corroded, 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 reflectance 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、汚れ等からの保護、(2)記録層(反射吸収層)の保存安定性の向上、(3)反射率の向上等を目的として使用される。これらの目的に対しては、前記下引き層に示した材料を用いることができる。
また、無機材料として、SiO、SiOなども用いることができ、有機材料としてポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、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、ロジン等の熱軟化性、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、記録層の場合と同様に、安定剤、分散剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤等を含有させることができる。
<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 for the purpose of improving the reflectance. For these purposes, the materials shown in the undercoat layer can be used.
In addition, SiO, SiO 2 or the like can be used as the inorganic material, and polymethyl acrylate, polycarbonate, epoxy resin, polystyrene, polyester resin, vinyl resin, cellulose, aliphatic hydrocarbon resin, natural rubber, styrene butadiene as the organic material. Thermosoftening and heat melting resins such as resins, chloroprene rubber, 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.
As in the case of the recording layer, the undercoat layer, protective layer and substrate surface hard coat layer contain a stabilizer, a dispersant, a flame retardant, a lubricant, an antistatic agent, a surfactant, a plasticizer, and the like. Can do.

本発明によれば、ナノメータサイズの機能性材料分散構造がポリマー中に構築され固定化された新規な有機薄膜を提供できる。また、この有機薄膜を光記録媒体の記録層に応用することにより、従来の光ディスクでは実現不可能な、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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel organic thin film by which the nanometer-sized functional material dispersion structure was constructed | assembled and fixed in the polymer can be provided. Also, by applying this organic thin film to the recording layer of an optical recording medium, it is possible to provide an optical recording medium that can be recorded / reproduced at a recording density exceeding the diffraction limit of the pickup lens, which cannot be realized with a conventional optical disk.

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
数平均分子量約50000のポリ(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)とからなり、PBOCSTの体積分率が16体積%となるブロック共重合体(Tg105℃)をリビングラジカル重合法で合成し、この共重合体をシクロヘキサノンに溶解して、石英基板上にスピンキャスト膜を形成した。
次に、このスピンキャスト膜を140℃で8時間加熱処理したところ、その相分離構造は、小角X線散乱(SAXS)測定、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により、数十nm以下の球状構造(海島構造)であることが確認された。
次に、上記スピンキャスト膜を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のち引き上げ、90℃で5分間加熱処理を行ない、原子間力顕微鏡(AFM)により観察したところ、元PBOCSTの部分がポリp−ヒドロキシスチレン(PHS)に変化し、tert−ブトキシカルボニル基が脱離した後に空孔ができていることが確認された。
次に、そのスピンキャスト膜を、下記〔化1〕で示される色素の1.0重量%エタノール溶液の中に浸漬させたのち、TEM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、こうして得ら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積層体(即ち光記録媒体)に、超高圧水銀灯の365nmの光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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。

Figure 2009064496
Example 1
A block copolymer (Tg 105 ° C.) consisting of poly (p-tert-butoxycarbonyloxystyrene) (PBOCST) and polymethyl methacrylate (PMMA) having a number average molecular weight of about 50,000 and a volume fraction of PBOCST of 16% by volume. Was synthesized by a living radical polymerization method, and the copolymer was dissolved in cyclohexanone to form a spin cast film on a quartz substrate.
Next, when this spin cast film was heat-treated at 140 ° C. for 8 hours, the phase separation structure was a spherical structure of several tens of nm or less by small-angle X-ray scattering (SAXS) measurement and transmission electron microscope (TEM) observation. (Sea-island structure) was confirmed.
Next, the spin cast film was immersed in a 1% by weight isopropyl alcohol solution of p-toluenesulfonic acid, pulled up, heated at 90 ° C. for 5 minutes, and observed with an atomic force microscope (AFM). It was confirmed that the PBOCST part was changed to poly p-hydroxystyrene (PHS), and vacancies were formed after the removal of the tert-butoxycarbonyl group.
Next, after immersing the spin cast film in a 1.0 wt% ethanol solution of a dye represented by the following [Chemical Formula 1] and TEM observation, the dye was segregated in the PHS part. confirmed. Further, when the organic thin film thus obtained was rinsed in methanol, it was confirmed that the dye did not elute and the structure was fixed.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced using 365 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
Furthermore, although this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, disorder of the structure was not observed.
Figure 2009064496

実施例2
〔化1〕の色素の代りに、下記〔化2〕で示される色素の0.5重量%メタノール溶液を用いた点以外は、実施例1と同様にしてスピンキャスト膜を浸漬させたのち、TEM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、こうして得ら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積層体(即ち光記録媒体)に、660nmの半導体レーザ光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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。

Figure 2009064496
Example 2
After immersing the spin cast film in the same manner as in Example 1 except that instead of the dye of [Chemical Formula 1], a 0.5 wt% methanol solution of the dye represented by the following [Chemical Formula 2] was used, As a result of TEM observation, it was confirmed that the dye was segregated in the PHS part. Further, when the organic thin film thus obtained was rinsed in methanol, it was confirmed that the dye did not elute and the structure was fixed.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced, using a semiconductor laser beam of 660 nm. The results are shown in Table 1.
Furthermore, although this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, disorder of the structure was not observed.
Figure 2009064496

実施例3
数平均分子量約70000のポリスチレン(PSt)とポリ−tert−ブチルメタクリレート(PtBMA)とからなり、PtBMAの体積分率が28体積%となるブロック共重合体(Tg105℃)をリビングラジカル重合法で合成し、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100:3となるようにシクロヘキサノンに溶解して、石英基板上にスピンキャスト膜を形成した。
次に、このスピンキャスト膜を140℃で10時間加熱処理したところ、その相分離構造は、SAXS測定、TEM観察により、数十nm以下の柱状構造であることが確認された。
次に、この有機薄膜に光照射した後、100℃で3分間加熱し、AFMで観察したところ、元PtBMA部分がポリメタクリル酸(PMAA)に変化し、tert−ブチル基が脱離した後に空孔ができていることが確認された。
次に、そのスピンキャスト膜に、下記〔化3〕で示される色素の1.0重量%エタノール溶液を滴下し乾燥したのち、TEM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、こうして得られた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積層体(即ち光記録媒体)に、超高圧水銀灯の365nmの光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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。

Figure 2009064496
Example 3
A block copolymer (Tg 105 ° C.) composed of polystyrene (PSt) having a number average molecular weight of about 70,000 and poly-tert-butyl methacrylate (PtBMA) and having a volume fraction of PtBMA of 28% by volume is synthesized by a living radical polymerization method. Then, this copolymer and triphenylsulfonium triflate were dissolved in cyclohexanone so as to be 100: 3 to form a spin cast film on the quartz substrate.
Next, when this spin cast film was heat-treated at 140 ° C. for 10 hours, the phase separation structure was confirmed to be a columnar structure of several tens of nm or less by SAXS measurement and TEM observation.
Next, after irradiating the organic thin film with light, it was heated at 100 ° C. for 3 minutes and observed with AFM. It was confirmed that a hole was formed.
Next, a 1.0 wt% ethanol solution of a dye represented by the following [Chemical Formula 3] was dropped onto the spin cast film, dried, and observed by TEM. As a result, it was confirmed that the dye was segregated in the PMAA part. It was. Moreover, when the organic thin film obtained in this way was rinsed in ethanol, the pigment | dye did not elute and it was confirmed that the structure is being fixed.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced using 365 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
Furthermore, although this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, disorder of the structure was not observed.
Figure 2009064496

実施例4
〔化3〕の色素の代りに、下記〔化4〕で示される色素の0.5重量%メタノール/ピリジン(20/1)混合溶液を用いた点以外は、実施例3と同様にしてスピンキャスト膜を浸漬させたのち、TEM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、こうして得ら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積層体(即ち光記録媒体)に、超高圧水銀灯の365nmの光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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。

Figure 2009064496
Example 4
Spin in the same manner as in Example 3 except that a 0.5 wt% methanol / pyridine (20/1) mixed solution of the dye shown in the following [Chemical 4] was used instead of the dye of [Chemical 3]. After immersing the cast film and TEM observation, it was confirmed that the dye was segregated in the PMAA part. Further, when the organic thin film thus obtained was rinsed in methanol, it was confirmed that the dye did not elute and the structure was fixed.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced using 365 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
Furthermore, although this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, disorder of the structure was not observed.
Figure 2009064496

実施例5
〔化3〕の色素の代りに、下記〔化5〕で示される色素の1.0重量%エタノール溶液を用いた点以外は、実施例3と同様にしてスピンキャスト膜を浸漬させたのち、TEM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、こうして得られた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積層体(即ち光記録媒体)に、超高圧水銀灯の365nmの光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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。

Figure 2009064496
Example 5
After immersing the spin cast film in the same manner as in Example 3 except that instead of the dye of [Chemical Formula 3], a 1.0 wt% ethanol solution of the dye represented by the following [Chemical Formula 5] was used, As a result of TEM observation, it was confirmed that the dye was segregated in the PMAA part. Moreover, when the organic thin film obtained in this way was rinsed in ethanol, the pigment | dye did not elute and it was confirmed that the structure is being fixed.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced using 365 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
Furthermore, although this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, disorder of the structure was not observed.
Figure 2009064496

比較例1
〔化1〕の色素の代りに、下記〔化6〕で示される色素の1.0重量%エタノール溶液を用いた点以外は、実施例1と同様にしてスピンキャスト膜を浸漬させたのち、TEM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、こうして得られた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積層体(即ち光記録媒体)に、超高圧水銀灯の365nmの光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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。

Figure 2009064496
Comparative Example 1
After immersing the spin cast film in the same manner as in Example 1 except that instead of the dye of [Chemical Formula 1], a 1.0 wt% ethanol solution of the dye represented by the following [Chemical Formula 6] was used, As a result of TEM observation, it was confirmed that the dye was segregated in the PHS portion. However, when the organic thin film thus obtained was rinsed in ethanol, it was confirmed that most of the pigment was washed away.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced using 365 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
Furthermore, when this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, it was confirmed that a structure changes before and after a heating.
Figure 2009064496

実施例6
数平均分子量約80000のPSt、ポリ2−ビニルピリジン(P2VP)、PtBMAからなり、体積分率が、33:44:23(体積%)であるブロック共重合体(Tg=110℃)を用いた点以外は、実施例3と同様にしてスピンキャスト膜を浸漬させたのち、TEM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、こうして得られた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積層体(即ち光記録媒体)に、超高圧水銀灯の365nmの光を用いて記録を行った。結果を表1に示す。
更に、この積層体を100℃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 6
A block copolymer (Tg = 110 ° C.) consisting of PSt having a number average molecular weight of about 80,000, poly-2-vinylpyridine (P2VP), and PtBMA and having a volume fraction of 33:44:23 (volume%) was used. Except for this point, the spin cast film was immersed in the same manner as in Example 3 and then observed with a TEM. As a result, it was confirmed that the dye was segregated in the PMAA part. Moreover, when the organic thin film obtained in this way was rinsed in ethanol, the pigment | dye did not elute and it was confirmed that the structure is being fixed.
Next, recording was performed on a laminate (that is, an optical recording medium) having an organic thin film into which the dye was introduced using 365 nm light from an ultrahigh pressure mercury lamp. The results are shown in Table 1.
Furthermore, although this laminated body was heat-processed at 100 degreeC for 2 hours, disorder of the structure was not observed.

Figure 2009064496
実施例1〜6の積層体は特定の波長の光を照射すると透過率、反射率が変化することが明らかになった。したがって、本発明の有機薄膜を基板上に設けた積層体は光記録媒体として利用可能である。また、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。また、比較例1では色素成分が殆んど存在しなくなってしまったため、光照射しても透過率、屈折率を変化させることが出来なかった。
なお、本実験では、色素からなる記録層ドット径(数十nm)に比較して、何れも大きな面積の光源で記録したため、多数の記録層ドット及びドット間を一度に記録することになったが、該記録層ドット及びドット間と同程度のビーム径の光で記録すれば、各記録層ドット及びドット間を個別に記録することが可能である。
Figure 2009064496
It became clear that the laminates of Examples 1 to 6 changed in transmittance and reflectance when irradiated with light of a specific wavelength. Therefore, a laminate in which the organic thin film of the present invention is provided on a substrate can be used as an optical recording medium. If a photochromic material is used, it can be used as a reversible recording medium. In Comparative Example 1, almost no pigment component was present, so that the transmittance and refractive index could not be changed even when irradiated with light.
In this experiment, since recording was performed with a light source having a large area compared to the recording layer dot diameter (several tens of nanometers) made of a dye, a large number of recording layer dots and dots were recorded at once. However, if recording is performed with light having the same beam diameter as that between the recording layer dots, each recording layer dot can be recorded individually.

実施例7
基板を、Siウェハ上に幅90nm、深さ30nmの溝を形成したものに変えた点以外は、実施例1と全く同様にして有機薄膜を基板上に設けた積層体を形成し、該有機薄膜の表面構造をAFMで観察したところ、溝中にミクロ相分離の島状構造がきれいに並んでいることが確認された。
Example 7
Except that the substrate was changed to one having a groove of 90 nm in width and 30 nm in depth formed on a Si wafer, a laminate having an organic thin film provided on the substrate was formed in the same manner as in Example 1, and the organic When the surface structure of the thin film was observed with an AFM, it was confirmed that island-like structures of microphase separation were arranged neatly in the grooves.

本発明の有機薄膜の代表的なミクロ相分離構造を示す模式図。(a)球状構造、(b)柱状構造、(c)交互ラメラ状構造、(d)ブロック共重合体を構成する3種のポリマー部分が規則的に配列されている構造、(e)2種の球状部分を有する構造。The schematic diagram which shows the typical micro phase-separation structure of the organic thin film of this invention. (A) a spherical structure, (b) a columnar structure, (c) an alternating lamellar structure, (d) a structure in which three types of polymer parts constituting the block copolymer are regularly arranged, (e) two types A structure having a spherical portion. (a)〜(d)光記録媒体の層構成(金属反射層無し)を示す概略断面図。(A)-(d) The schematic sectional drawing which shows the layer structure (without a metal reflective layer) of an optical recording medium. (a)〜(e)光記録媒体の層構成(金属反射層有り)を示す概略断面図。(A)-(e) The schematic sectional drawing which shows the layer structure (with a metal reflective layer) of an optical recording medium. ミクロ相分離構造を溝中に配列させた光記録媒体の模式図。1 is a schematic diagram of an optical recording medium in which microphase separation structures are arranged in grooves.

Claims (7)

互いに非相溶である2種類以上の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つの分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔内に、該空孔壁と2ヶ所以上で結合できる官能基を持つ色素が導入されていることを特徴とする有機薄膜。   It has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which two or more types of polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and the polymer chain forming one separated phase of the microphase separation structure can be detached An organic thin film characterized in that a dye having a functional group capable of binding to the pore wall at two or more locations is introduced into the pores formed by elimination of the substituent. . 前記脱離可能な置換基が、酸触媒の作用により脱離する置換基であることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜。   2. The organic thin film according to claim 1, wherein the detachable substituent is a substituent that is eliminated by the action of an acid catalyst. 前記脱離可能な置換基を脱離させる際に必要な加熱温度が、前記ブロック共重合体のガラス転移点(Tg)以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜。   3. The organic thin film according to claim 1, wherein a heating temperature necessary for removing the detachable substituent is equal to or lower than a glass transition point (Tg) of the block copolymer. 前記ミクロ相分離構造が球状、柱状、交互ラメラ状、又は該各形状に類似の構造であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の有機薄膜。   The organic thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the microphase separation structure is spherical, columnar, alternating lamellar, or a structure similar to each of the shapes. 請求項1〜4の何れかに記載の有機薄膜を記録層として用いたことを特徴とする光記録媒体。   An optical recording medium using the organic thin film according to claim 1 as a recording layer. 前記ミクロ相分離構造の球状、柱状、交互ラメラ状、又は該各形状に類似の構造の断面の径が、記録再生光のスポットより小さいことを特徴とする請求項5に記載の光記録媒体。   6. The optical recording medium according to claim 5, wherein the microphase-separated structure has a spherical shape, a columnar shape, an alternating lamella shape, or a cross-sectional diameter similar to each shape smaller than a spot of recording / reproducing light. 溝を設けた基板を有し、該基板上に請求項1〜4の何れかに記載の有機薄膜が記録層として形成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の光記録媒体。   7. An optical recording medium according to claim 5, further comprising: a substrate provided with a groove, wherein the organic thin film according to claim 1 is formed as a recording layer on the substrate. .
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