WO2014192522A1 - 記録材料および光情報記録媒体 - Google Patents

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WO2014192522A1
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recording
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dye
recording layer
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望月英宏
渡邉 哲也
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a recording material containing a compound in which a dye is bonded to a polymer compound, and an optical information recording medium comprising a recording layer containing the recording material and an intermediate layer adjacent to the recording layer.
  • a recording layer has a polymer binder and a dye dispersed in the polymer binder, and the dye is There is disclosed a technique in which information is recorded by deforming a polymer binder by heat generated by absorbing recording light to form a convex shape from a recording layer toward an intermediate layer.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-89195 includes a multiphoton absorbing dye as a dye in an optical information recording medium having a multi-layered recording layer in order to minimize the influence on the adjacent recording layer during recording and reproduction. Is desirable.
  • the optical information recording medium can maintain the information recording and reading performance even when stored for a long period of time, and the stability of the shape (information) formed by the irradiation of the recording light can be maintained. High is desired.
  • the dye since the dye is only dispersed in the polymer binder, there is a concern that the dye may diffuse into the intermediate layer over time, and when the dye diffuses into the intermediate layer, There is a possibility that light is less likely to be reflected at the interface with the intermediate layer, and the performance of information recording and reading is reduced.
  • the recording layer contains a multiphoton absorbing dye
  • an ultrashort pulse laser with a high peak power is required to record information, so that there is a problem that, for example, an optical information recording apparatus becomes expensive. Therefore, it is desired that information can be recorded even with a semiconductor laser having a low peak power and used for conventional optical information recording.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a recording material and an optical information recording medium which are excellent in long-term stability and can be recorded by a laser having a low peak power.
  • the recording material of the present invention includes a dye-binding polymer compound in which a one-photon absorption dye is bound to a polymer compound, and has a glass transition temperature higher than 200 ° C. .
  • the material since it includes a compound in which a dye is bonded to a polymer compound (hereinafter referred to as “dye-bonded polymer compound” in this specification), it is adjacent to a layer formed using this material. It is possible to suppress the dye from diffusing into the layer, and to improve the stability of the interface reflection intensity. Thereby, for example, information recording and reading performance, performance of an optical element using the recording material, and the like can be maintained. Moreover, according to the said material, since it is thermally stable because glass transition temperature is higher than 200 degreeC, it can suppress the deformation
  • the “recording material” is not limited to a material used for manufacturing an optical information recording medium, and a shape formed by light irradiation can be left (a shape can be recorded). It means to include all materials.
  • the main chain of the polymer compound may be selected from polyacenaphthylene, poly (N-vinylcarbazole), poly (N-vinylphthalimide), polyindene, and poly (N-trichlorophenylmaleimide). desirable.
  • the one-photon absorbing dye is desirably selected from a 1-aminobutadiene derivative, a benzotriazole derivative, and an acridone derivative.
  • the recording material described above is a compound in which the dye-binding polymer compound has an absorption maximum in a wavelength range of 300 nm to 400 nm and does not absorb in a visible light region having a wavelength of 450 nm or more.
  • information when a recording material is used for an optical information recording medium, information can be recorded with light having a wavelength of about 300 nm to 400 nm (for example, 405 nm), and a visible light region having a wavelength of 450 nm or more (for example, tracking servo at the time of recording / reproducing information can be performed with light of 650 nm).
  • tracking servo at the time of recording / reproducing information can be performed with light of 650 nm.
  • the optical information recording medium of the present invention is an optical information recording medium comprising a recording layer and an intermediate layer adjacent to the recording layer, and the recording layer includes the recording layer described above. Including material.
  • the recording layer includes the above-described recording material, it is possible to suppress the diffusion of the dye from the recording layer to the intermediate layer, and to improve the stability of the interface reflection intensity. As a result, information recording and reading performance can be maintained. Further, according to the above configuration, since the glass transition temperature of the recording material is higher than 200 ° C., the recording material is thermally stable, so that deformation of the shape formed by light irradiation can be suppressed. Stability can be increased. Furthermore, according to the above configuration, since the dye is a one-photon absorption dye, information can be recorded by a laser having a small peak power.
  • a plurality of recording layers may be provided, and an intermediate layer may be provided between the plurality of recording layers.
  • the capacity of the optical information recording medium can be increased.
  • the recording layer forms a first interface and a second interface with an intermediate layer sandwiching the recording layer, and the one-photon absorption dye is deformed by heat generated by absorbing the recording light. Then, a configuration can be adopted in which information is recorded by forming a convex shape toward the intermediate layer on at least one of the first interface and the second interface.
  • the optical information recording medium described above has a configuration in which a convex shape is formed only at one of the first interface and the second interface and a convex shape is not formed at the other interface by irradiation of recording light. it can.
  • the difference in refractive index between the recording layer and the intermediate layer that forms the interface where the convex shape is formed is larger than the difference in refractive index between the recording layer and the intermediate layer that forms the interface where the convex shape is not formed. Is desirable.
  • the interface on which the convex shape is formed is used for reading information, the difference in refractive index between the materials on both sides of the interface is large, so that the interface reflectance becomes relatively large and information can be read easily.
  • the interface where the convex shape is not formed is not used for reading information, the light used for recording / reading (hereinafter referred to as recording / reading light) is transmitted by reducing the refractive index difference between the materials on both sides of the interface.
  • the rate specifically, the combined transmittance of the first interface and the second interface can be increased.
  • the recording layer is made multi-layered, light can reach a recording layer deep as viewed from the recording / reading light irradiation side, which is advantageous in increasing the recording capacity by multi-layering.
  • the difference in refractive index between the recording layer and the intermediate layer that forms the interface where no convex shape is formed is 0.05 or less.
  • the optical information recording medium 10 has a disk shape, and the optical information recording medium 10 is prevented from being scratched or soiled by dropping or handling, and the light resistance is improved.
  • the cartridge case 20 is accommodated.
  • the optical information recording medium 10 includes a substrate 11, a reflective layer 12, a spacer layer 13, a plurality of recording layers 14, and a plurality of intermediate layers 15 (adhesive layer 15A and recording layer support layer). 15B), a cover layer 16, and a hard coat layer 17.
  • the interface formed between the recording layer 14 and the pressure-sensitive adhesive layer 15A is referred to as a recording interface 18A as an example of the first interface, and between the recording layer 14 and the recording layer support layer 15B.
  • the interface formed in this is called a non-recording interface 18B as an example of the second interface.
  • the substrate 11 is a support for supporting the recording layer 14, the intermediate layer 15, and the like, and is made of, for example, a polycarbonate disk.
  • the material of the substrate 11 is not particularly limited.
  • the substrate 11 preferably has a thickness in the range of 0.02 mm to 2 mm.
  • the substrate 11 of the present embodiment is provided with irregularities (servo signals) that serve as guides for performing tracking servo on the incident-side surface (the upper surface in the drawing) of the recording / reading light, and the guide layer 11A also serves as a guide layer 11A.
  • the guide layer 11A may be a layer in which a servo signal is recorded by a change in refractive index or the like.
  • the guide layer 11 ⁇ / b> A may be provided as a layer different from the substrate 11.
  • the reflective layer 12 is a layer for reflecting servo light, and is made of an aluminum thin film or the like deposited on the uneven surface of the substrate 11 (guide layer 11A). By having such a reflective layer 12, the servo signal can be detected on the servo light incident side, so that the configuration of the reproducing apparatus can be simplified.
  • the spacer layer 13 is a layer for adjusting the interval between the recording layer 14 and the guide layer 11A, and is made of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an adhesive, or the like.
  • the spacer layer 13 preferably has a thickness in the range of 5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the recording layer 14 is a layer made of a photosensitive recording material on which information is optically recorded.
  • a one-photon absorption dye that absorbs recording light is covalently bonded to a polymer binder as a polymer compound.
  • polymer binder to which the one-photon absorption dye is bonded examples include, for example, a polyacenaphthylene, poly (N-vinylcarbazole), poly (N-vinylphthalimide), polyindene, poly (N-trichlorophenylmaleimide) having a main chain. What is chosen from these can be used. Below, the chemical structural formula of the monomer which comprises the polymer binder illustrated above is shown.
  • monomer 1-1 is acenaphthylene
  • monomer 1-2 is N-vinylcarbazole
  • monomer 1-3 is N-vinylphthalimide
  • monomer 1-4 is indene
  • monomer 1 -5 is N-trichlorophenylmaleimide.
  • a dye conventionally used as a heat mode type recording material can be used.
  • methine dyes cyanine dyes, hemicyanine dyes, styryl dyes, oxonol dyes, merocyanine dyes, etc.
  • macrocyclic dyes phthalocyanine dyes, naphthalocyanine dyes, porphyrin dyes, etc.
  • azo dyes including azo metal chelate dyes
  • Arylidene dyes complex dyes, coumarin dyes, azole derivatives, triazine derivatives, benzotriazole derivatives, benzophenone derivatives, phenoxazine derivatives, phenothiazine derivatives, 1-aminobutadiene derivatives, cinnamic acid derivatives, acridone derivatives, quinophthalone dyes, etc.
  • a 1-aminobutadiene derivative a benzotriazole derivative
  • an acridone derivative is used. Examples of 1-aminobutadiene derivatives, benzotriazole derivatives, and acridone derivatives are shown below.
  • monomer 2-1 is an example of a 1-aminobutadiene derivative
  • monomer 2-2 is an example of a benzotriazole derivative
  • monomer 2-3 is an example of an acridone derivative.
  • the dye-binding polymer compound in which the one-photon absorption dye is bound to the polymer binder for example, a compound G having the following chemical structural formula can be used.
  • the main chain of the polymer binder is polyacenaphthylene
  • the one-photon absorbing dye is a 1-aminobutadiene derivative.
  • the recording sensitivity can be increased by using a 1-aminobutadiene derivative as the one-photon absorbing dye.
  • polyacenaphthylene is used as the main chain of the polymer binder, a liquid obtained by dissolving a recording material in a solvent can be easily applied, and the applied liquid tends to be smooth. The productivity of the recording medium 10 can be improved.
  • polyacenaphthylene has a relatively high refractive index
  • the difference in refractive index between the recording layer 14 and the intermediate layer 15 (adhesive layer 15A) can be increased, and the reflection intensity at the recording interface 18A can be increased. can do.
  • the dye-bonded polymer compound is a compound having an absorption maximum in a wavelength range of 300 nm to 400 nm and having no absorption in a visible light region having a wavelength of 450 nm or more.
  • information can be recorded with light of 405 nm, and tracking servo at the time of recording / reproducing information with 650 nm light can be performed, so that it has been used for conventional optical information recording. Recording / reproduction with a semiconductor laser becomes possible.
  • Compound G having the above chemical structural formula has an absorption maximum in the vicinity of a wavelength of 373 nm, and has an absorption in a range of ⁇ 100 nm with respect to light having a wavelength of 650 nm used for tracking servo, that is, in a wavelength range of 550 nm to 750 nm. There is nothing.
  • the dye-binding polymer compound preferably has a molecular weight Mw of 5000 or more, and more preferably 8000 or more.
  • a recording material containing a dye-binding polymer compound in which a one-photon absorption dye is covalently bonded to a polymer binder as described above has a glass transition temperature higher than 200 ° C.
  • the recording layer 14 containing the recording material is a thermally stable layer.
  • the recording layer 14 When the recording layer 14 is irradiated with recording light, the polymer binder is deformed by the heat generated by the one-photon absorbing dye absorbing the recording light, and the recording interface 18A protrudes toward the intermediate layer 15 (adhesive layer 15A). A dot-shaped recording mark M (information) is recorded by forming the shape.
  • the recording layer 14 is formed thicker than a conventional recording layer containing a polymer binder and a dye, and the thickness of one recording layer 14 is preferably 50 nm or more. When the thickness is less than 50 nm, the recording layer / intermediate layer interface (corresponding to the recording interface 18A and the non-recording interface 18B in this embodiment) is recorded as in the known recording technique by deformation of the recording layer.
  • the layer is deformed into a concave shape with reference to the layer, but when the thickness is 50 nm or more, the center of the recorded portion is deformed to be convex.
  • the upper limit of the thickness of the recording layer 14 is not particularly limited, but is desirably 5 ⁇ m or less in order to increase the number of recording layers 14 as much as possible.
  • the thickness of the recording layer 14 is more preferably in the range of 100 nm to 3 ⁇ m, and particularly preferably in the range of 200 nm to 2 ⁇ m.
  • the recording layer 14 has a thickness of 0.5 ⁇ m as an example.
  • the recording mark M has a convex shape in the center from the recording layer 14 toward the pressure-sensitive adhesive layer 15A, and a concave shape (before deformation) from the pressure-sensitive adhesive layer 15A toward the recording layer 14 around the convex shape. It may have a concave shape with respect to the recording interface 18A.
  • a plurality of recording layers 14 are provided, for example, about 2 to 100 layers.
  • the number of the recording layers 14 be large, for example, 10 layers or more. Thereby, the capacity of the optical information recording medium 10 can be increased.
  • the recording material included in the recording layer 14 a material whose refractive index does not substantially change before and after recording that deforms the recording interface 18A is used.
  • the recording layer 14 desirably has an absorptance (one-photon absorptance) with respect to recording light of 10% or less per layer. Further, in order to increase the number of recording layers 14, it is preferable that the absorption rate is as small as possible as long as recording is possible. Therefore, the absorption rate of the recording layer 14 is more preferably 8% or less, and 5% or less. More preferably, it is more preferably 3% or less.
  • the recording layer 1 On condition that the intensity of the recording light reaching the innermost recording layer 14 is 50% or more of the intensity of the irradiated recording light, in order to realize the eight recording layers, the recording layer 1 This is because the absorptance per layer needs to be 8% or less, and in order to realize 20 recording layers, the absorptance per recording layer needs to be 3% or less. When the absorptance is high, the number of layers is reduced, and the effect of increasing the recording capacity due to multilayering is reduced.
  • the dye-binding polymer compound contained in the recording layer 14 has a one-photon absorbing dye mass ratio of less than 50%, in other words, a polymer binder mass ratio of 50% or more (mainly a polymer binder. Component).
  • a convex shape (record mark M) having a sufficient height (projection amount) can be formed with reference to the recording interface 18A before deformation.
  • the convex shape is formed by thermal expansion of the polymer binder due to absorption of the recording light, and then rapid cooling while maintaining the expanded shape by stopping irradiation of the recording light. Therefore, the mass ratio of the one-photon absorption dye is 50%.
  • the mass ratio of the polymer binder is less than 50%
  • the material of the polymer binder that is thermally expanded due to the absorption of the recording light flows out to the periphery, so that it is difficult to form the convex shape. It is.
  • the formation method of the recording layer 14 is not particularly limited, but can be formed by a spin coat method, a blade coat method, or the like using a solution in which a dye-binding polymer compound is dissolved in a solvent.
  • a solvent As the solvent at this time, dichloromethane, chloroform, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, methyl isobutyl ketone (MIBK), toluene, hexane, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, or the like can be used.
  • the intermediate layer 15 is provided between the plurality of recording layers 14, in other words, adjacent to the upper and lower sides of each recording layer 14 in the drawing. More specifically, the intermediate layer 15 includes an adhesive layer 15A and a recording layer support layer 15B, and the adhesive layer 15A and the recording layer support layer 15B are alternately arranged between the plurality of recording layers 14. Yes. In other words, the single recording layer 14 is disposed so as to be sandwiched between the pressure-sensitive adhesive layer 15A and the recording layer support layer 15B. In this embodiment, the pressure-sensitive adhesive layer 15A is viewed from the substrate 11 side. The recording layer 14, the recording layer support layer 15B, and the recording layer 14 are repeatedly arranged in this order.
  • the intermediate layer 15 is provided in order to provide a predetermined amount of space between the recording layers 14 so that interlayer crosstalk does not occur between the plurality of recording layers 14. For this reason, the intermediate layer 15 preferably has a thickness of 2 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more. Further, the intermediate layer 15 is preferably thin as long as interlayer crosstalk does not occur. For example, the thickness is preferably 20 ⁇ m or less. In the present embodiment, the intermediate layer 15 (the pressure-sensitive adhesive layer 15A and the recording layer support layer 15B) has a thickness of 10 ⁇ m as an example.
  • the pitch of the recording interface 18A is not a constant pitch of 10 ⁇ m, 11 ⁇ m, 10 ⁇ m, 11 ⁇ m,.
  • the influence of the reproduction light, which is reflected light from the recording interface 18A being reproduced, and the reflected light of the readout light at the recording interface 18A adjacent to the recording interface 18A being reproduced, on the reproduction light is reduced. be able to.
  • the intermediate layer 15 is made of a material that does not change due to laser irradiation during recording and reproduction.
  • the intermediate layer 15 substantially reduces recording light, reading light, and reproducing light in order to minimize the loss of recording light, reading light, and reproducing light (light including a reproduction signal generated by irradiation of the reading light). It is desirable to use a material that does not absorb, in other words, a material that is transparent to recording light, reading light, and reproducing light.
  • transparent here means that the absorptance is 1% or less.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 15 ⁇ / b> A has adhesiveness that allows attachment to other surfaces and is softer than the recording layer 14.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 15 ⁇ / b> A has a glass transition temperature lower than that of the recording layer 14.
  • the recording layer support layer 15B is formed of an ultraviolet curable resin or the like, and is harder than the pressure-sensitive adhesive layer 15A.
  • the recording layer support layer 15B has a glass transition temperature higher than that of the pressure-sensitive adhesive layer 15A.
  • the adhesive layer 15A is used as the intermediate layer 15 adjacent to one surface of the recording layer 14, and the recording layer support layer harder than the adhesive layer 15A as the intermediate layer 15 adjacent to the other surface of the recording layer 14 is used.
  • the recording layer 14 is the intermediate layer 15 (adhesive layer 15A and recording layer support layer 15B) sandwiching the recording layer 14.
  • the soft adhesive layer 15A is deformed and a convex shape is formed on the recording interface 18A.
  • the optical information recording medium 10 of the present embodiment does not form a convex shape at the non-recording interface 18B, which is the interface between the recording layer 14 and the recording layer support layer 15B, due to the irradiation of recording light.
  • a convex shape (recording mark M) is formed only at the recording interface 18A, which is an interface between the layer 14 and the pressure-sensitive adhesive layer 15A.
  • the comparison of the hardness of the recording layer 14, the pressure-sensitive adhesive layer 15A, and the recording layer support layer 15B can be confirmed by pressing the materials constituting each other against each other. Specifically, it can be confirmed that the material that is greatly dented when the materials are pressed against each other is softer.
  • the refractive index of the pressure-sensitive adhesive layer 15A and the refractive index of the recording layer support layer 15B are different from each other, and the refractive index of the recording layer support layer 15B and the refractive index of the recording layer 14 are the same.
  • the same refractive index means that the refractive index is substantially the same.
  • the refractive index of the recording layer 14 and the refractive index of the recording layer support layer 15B are set such that the refractive index of the recording layer 14 is n1, and the refractive index of the recording layer support layer 15B is n3. ((N3 ⁇ n1) / (n3 + n1)) 2 ⁇ 0.0003 It is desirable that the reflectance at the non-recording interface 18B is equal to a certain level of 0.0003 or less.
  • the refractive index of the recording layer 14 and the refractive index of the recording layer support layer 15B are preferably close to each other in order to eliminate reflection at the interface between the two layers (non-recording interface 18B).
  • the difference in refractive index from 15B is preferably 0.05 or less, more preferably 0.03 or less, still more preferably 0.01 or less, and most preferably 0.
  • n1 of the recording layer 14 is 1.565
  • n3 of the recording layer support layer 15B is 1.564
  • ((n3 ⁇ n1) / (n3 + n1)) 2 is almost zero. .
  • the refractive index of the pressure-sensitive adhesive layer 15A and the refractive index of the recording layer 14 are different from each other, and it is preferable that the difference be appropriately provided.
  • the difference in refractive index between the pressure-sensitive adhesive layer 15A and the recording layer 14 is preferably larger than the difference in refractive index between the recording layer support layer 15B and the recording layer 14, and is 0.11 or less. .
  • the refractive index of the recording layer 14 and the refractive index of the pressure-sensitive adhesive layer 15A are expressed as follows: 0.0005 ⁇ ((n2 ⁇ n1) / (n2 + n1)) 2 ⁇ 0.04 It is desirable that the reflectance at the recording interface 18A be different to some extent between 0.0005 and 0.04.
  • the reflectance is 0.0005 or more, the amount of reflected light at the recording interface 18A can be increased, and the S / N ratio can be increased during information reproduction. Further, since the reflectance is 0.04 or less, the amount of reflected light at the recording interface 18A is suppressed to an appropriate level, and the recording / reading light is not greatly attenuated during recording and reproduction, and the deep recording layer 14 Allows to reach. Thereby, it is possible to increase the capacity by providing a large number of recording layers 14. As an example, if the refractive index n1 of the recording layer 14 is 1.565 and the refractive index n2 of the pressure-sensitive adhesive layer 15A is 1.477, ((n2 ⁇ n1) / (n2 + n1)) 2 is approximately 0.0008. is there.
  • the combined transmittance of the recording interface 18A and the non-recording interface 18B can be increased. Therefore, when the recording layer 14 is multi-layered, The light can reach the recording layer 14 deep as viewed from the irradiation side of the recording / reading light. This is advantageous in increasing the recording capacity due to the multilayering.
  • the refractive index of the recording layer support layer 15B and the refractive index of the recording layer 14 are substantially the same (refractive index difference is 0.05 or less), the light at the non-recording interface 18B is reflected. Since reflection substantially disappears, light can reach the deeper recording layer 14, which is advantageous due to an increase in recording capacity due to multilayering.
  • the composition of the materials used for the recording layer 14 and the intermediate layer 15 may be adjusted.
  • the material (recording material) of the recording layer 14 includes a dye-binding polymer compound in which a one-photon absorption dye is bound to a polymer binder, the refractive index of the polymer binder or the dye is adjusted.
  • a refractive index can be arbitrarily adjusted by selecting appropriately and changing each compounding ratio.
  • the refractive index changes when the degree of polymerization is different, so a polymer binder with a different degree of polymerization can be used, By doing so, the refractive index can be adjusted. Furthermore, it is also possible to adjust by blending a plurality of polymer binders. It is also possible to adjust the refractive index by adding a refractive index adjusting agent (such as inorganic fine particles).
  • the refractive index of the intermediate layer 15 can be adjusted by adjusting the degree of polymerization of a polymer material such as a resin that can be used as the material of the intermediate layer 15. It is also possible to adjust the refractive index by arbitrarily blending materials that can be used as the intermediate layer 15 or to adjust the refractive index by adding a refractive index adjusting agent (such as inorganic fine particles).
  • a refractive index adjusting agent such as inorganic fine particles.
  • the cover layer 16 is a layer for protecting the recording layer 14 and the intermediate layer 15 and is made of a material that can transmit recording light, reading light, and reproducing light.
  • the cover layer 16 can be formed by applying and curing an ultraviolet curable resin, or attaching a film with an adhesive or the like.
  • the cover layer 16 preferably has a thickness in the range of 0.01 mm to 0.2 mm. According to this, an optical information recording apparatus that becomes a problem when the cover layer 16 is too thick while suppressing detection of scratches and dirt on the cover layer 16 at the time of recording and reproduction, which becomes a problem when the cover layer 16 is too thin. The aberration of the optical system can be suppressed.
  • the hard coat layer 17 is a layer formed on the light incident side surface (the upper surface in the drawing) of the optical information recording medium 10 and is made of urethane resin, acrylic resin, urethane acrylate resin, epoxy resin, or the like. By having such a hard coat layer 17, scratches and dirt on the light incident side surface of the optical information recording medium 10 can be suppressed.
  • the hard coat layer may also serve as the cover layer described above.
  • the optical information recording medium 10 may be marked with a barcode or the like on a part of the optical information recording medium 10 for the purpose of providing identification information or the like for each piece.
  • a marking method for example, a method of thermal destruction by irradiation of laser light to the reflective layer 12 used in conventional optical discs described in Japanese Patent No. 3143454 and Japanese Patent No. 3385285, etc., and a recording layer A method such as laser beam irradiation or printing on the laser beam 14 can be used.
  • the recording layer 14 is irradiated with laser light (recording light RB) whose output is modulated in accordance with the information to be recorded.
  • the dye of the recording layer 14 is a one-photon absorption dye
  • the laser light has a low peak power such as a semiconductor laser used in a conventional optical information recording apparatus (continuous wave laser). ) Is sufficient.
  • the position of the focal point of the recording light RB is not particularly limited, but is preferably in the vicinity of the recording interface 18A. Specifically, after adjusting the focal point at the recording interface 18A, the focal position may be slightly shifted to the side where the recording layer 14 is present.
  • a recording mark M (pit) is formed in which the center of the portion irradiated with the recording light RB has a convex shape from the recording layer 14 toward the adhesive layer 15A (intermediate layer 15).
  • the recording mark M shown in FIG. 3 has a convex portion M1 at the center, and a ring-shaped concave portion M2 around the convex portion M1 toward the recording layer.
  • the distance from the recording interface 18A (recording interface 18A before deformation) at the deepest portion of the recess M2 is smaller than the distance from the recording interface 18A (recording interface 18A before deformation) at the apex of the protrusion M1.
  • the recording mark M as a whole can be said to be approximately convex.
  • the recording mark has only a convex shape (convex portion M 1) and the concave portion M 2 is not formed around the convex shape depending on the recording conditions.
  • the optical information recording medium 10 can record information with a convex shape from the recording layer 14 toward the pressure-sensitive adhesive layer 15A, so that it does not require energy enough to cause decomposition or phase change of the recording layer.
  • the recording layer does not require a certain degree of absorption, so that information can be recorded with relatively small energy.
  • information can be recorded with high sensitivity, and the recording layer 14 can be multilayered by reducing the recording light absorption rate per recording layer 14.
  • the reading light OB is recorded at the recording interface 18A due to the difference in the refractive index of the recording layer 14 and the refractive index of the adhesive layer 15A. Is reflected. At this time, a difference occurs in the intensity of the reflected light at the recording interface 18A around the recording mark M and the recording mark M, so that the recording mark M can be detected by the difference in reflectance. Since the refractive index of the recording layer 14 does not change before and after recording, the reflection of the readout light OB does not occur inside the non-recording interface 18B or the recording layer 14, but only at the recording interface 18A, and the recording mark M can be detected stably. For such optical detection, it is desirable that the convex portion M1 protrudes about 1 nm to 300 nm with respect to the interface (recording interface 18A) before the deformation.
  • the recording mark M is formed with the concave portion M2 around the convex portion M1, when the reading light OB for reading the recording mark M is applied to the recording mark M, there is only the convex portion M1.
  • the intensity distribution of the reflected light by the recording mark M is considered to change abruptly according to the distance from the center of the convex portion M1, and can be read with a high degree of modulation.
  • the present invention includes not only the case where information is recorded by deforming the recording layer 14 into a convex shape, but also the case where information is recorded while being deformed into a concave shape.
  • information can be recorded by deforming the recording layer 14 into a concave shape by increasing the energy of the recording light by increasing the peak power.
  • the reading light OB is not reflected at the non-recording interface 18B. The deformation has no effect on playback.
  • the dye included in the recording layer 14 is a one-photon absorption dye
  • information can be recorded using laser light having a low peak power.
  • a semiconductor laser can be used as a laser beam having a small peak power, the output of the laser beam can be easily adjusted.
  • the recording layer 14 contains a dye-binding polymer compound, it is possible to prevent the dye from diffusing from the recording layer 14 to the intermediate layer 15, and the recording interface.
  • the stability of the reflection intensity at 18A can be increased. Thereby, the performance of recording and reading information can be maintained.
  • the glass transition temperature of the recording layer 14 (recording material) is higher than 200 ° C., it is thermally stable, so that deformation of the recording mark M can be suppressed, and recording can be performed.
  • the stability of the mark M (information) can be improved.
  • the optical information recording medium 10 of the present embodiment is excellent in long-term stability because the stability of the reflection intensity at the recording interface 18A can be increased and the stability of the recording mark M can be increased.
  • the optical information recording medium 10 is formed with a convex shape only at one interface (recording interface 18A) and no convex shape is formed at the other interface (non-recording interface 18B) by irradiation with recording light.
  • the optical information recording medium of the present invention may be configured such that convex shapes directed to the intermediate layer as different information are formed on both interfaces of the recording layer.
  • the intermediate layer adjacent to the recording layer can be realized as the pressure-sensitive adhesive layer 15A of the above-described embodiment.
  • the thickness of each recording layer is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and further preferably 7 ⁇ m or more so that interlayer crosstalk does not occur.
  • the upper limit of the thickness is not particularly limited. However, in order to increase the number of recording layers, the thinner one is desirable as long as interlayer crosstalk does not occur. For example, it is desirably 20 ⁇ m or less.
  • the optical information recording medium 10 includes the guide layer 11A, the reflective layer 12, the spacer layer 13, the cover layer 16, and the hard coat layer 17 as shown in FIG.
  • the presence or absence of each of these layers is arbitrary.
  • the optical information recording medium 10 is accommodated in the cartridge case 20, but the present invention is not limited to this and is not accommodated in the cartridge case. May be.
  • the optical information recording medium 10 provided with two or more recording layers 14 was illustrated, this invention is not limited to this, A recording layer may be one layer.
  • the recording material of the present invention is used as the material of the recording layer 14 of the optical information recording medium 10 , but the present invention is not limited to this.
  • the recording material of the present invention is used as a material for a layer in which a diffractive optical element pattern such as a convex portion or a concave portion is formed, for a diffractive optical element that can be used as an image display device, a security element, an optical filter element, or the like. You can also.
  • Example 1 a dye-binding polymer compound in which a one-photon absorption dye was bound to a polymer binder was used as a recording layer material (recording material). Specifically, Compound G shown in the above chemical structural formula was used. The mass ratio of the one-photon absorption dye in the recording material is 2% by mass.
  • Compound G was synthesized by the procedure shown below.
  • (1) Synthesis of Compound H (1-Aminobutadiene Derivative) Compound H was synthesized according to the following procedure.
  • Comparative Example 1 a compound in which a one-photon absorbing dye was bound to a polymer binder was used as the recording layer material. Specifically, the following compound C-1 was used. The mass ratio of the one-photon absorption dye in the recording layer material is 22% by mass.
  • Compound C-1 was synthesized by the procedure shown below.
  • Comparative Example 2 a material in which a one-photon absorption dye was dispersed in a polymer binder was used as the recording layer material. Specifically, polybenzyl methacrylate is used as a polymer binder, and a compound P-1 (3- [3-tert-butyl-5- (5-chloro-2H-benzotriazole-2) shown below as a one-photon absorbing dye is used. -Yl) -4-hydroxyphenyl] propanol) was used.
  • Compound P-1 was obtained by hydrolyzing BASF Tinuvin 109 and then reducing it.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, a compound in which a two-photon absorption dye was bound to a polymer binder was used as the recording layer material. Specifically, the following compound D-1 was used. The mass ratio of the two-photon absorption dye in the recording layer material is 40% by mass.
  • Compound D-1 was synthesized by the following procedure.
  • Comparative Example 4 a material in which a one-photon absorbing dye was dispersed in a polymer binder was used as the recording layer material. Specifically, polyacenaphthylene was used as the polymer binder, and the above compound H (1-aminobutadiene derivative) was used as the one-photon absorbing dye.
  • cover layer A 67 ⁇ m thick polycarbonate film (Panlite (registered trademark) film D-67 manufactured by Teijin Chemicals Ltd.) was bonded onto the intermediate layer (adhesive layer) to form a cover layer.
  • Comparative Examples 1 to 4 since the intermediate layer (recording layer support layer and adhesive layer) and the cover layer were formed by the same method as in Example 1, only the formation of the recording layer will be described.
  • a coating solution was prepared by dissolving the above compound C-1 in propylene glycol monomethyl ether acetate so that the solid content concentration was 13% by mass. Thereafter, the coating solution was applied onto the intermediate layer (recording layer support layer) by spin coating so as to have a thickness of 1 ⁇ m to form a recording layer.
  • a coating solution was prepared by dissolving the above compound D-1 in methyl ethyl ketone so that the solid content concentration was 10% by mass. Thereafter, the coating liquid was applied on the intermediate layer (recording layer support layer) by a spin coating method so as to have a thickness of 1 ⁇ m to form a recording layer.
  • the light absorptance was calculated from the absorbance at the obtained wavelength of 405 nm using the following formula.
  • Light absorption rate (1-10 ⁇ (absorbance) ) ⁇ 100
  • the absorption maximum wavelength was confirmed to be 373 nm in Example 1, 347 nm in Comparative Example 1, 347 nm in Comparative Example 2, 303 nm in Comparative Example 3, and 376 nm in Comparative Example 4. .
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 use the same as a normal BD (Blu-ray (registered trademark) Disk) pickup optical system, and a spindle motor or recording / reproducing laser ODU-1000 manufactured by Pulstec Industrial Co., Ltd. was used as a control unit for an evaluation system including a light receiving element.
  • a semiconductor laser having a wavelength of 405 nm was used as the laser light source, and an objective lens having a numerical aperture (NA) of 0.85 was used as the objective lens, and the reflected light from the recording layer was monitored to obtain a reproduction signal. Part of the reflected light was introduced into a light receiving element for focus control, and focus control was performed by controlling the position of the objective lens.
  • NA numerical aperture
  • Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 4 containing a one-photon absorption dye as a dye have a CNR of 35 dB or more, indicating that both the recording sensitivity and the strength of the reproduction signal are sufficient. It was confirmed that information could be recorded even with recording light having a small peak power of 30 mW (good recording characteristics). On the other hand, it was confirmed that Comparative Example 3 containing a two-photon absorption dye as a dye had a CNR of 0 dB and information could not be recorded with recording light having a peak power of 30 mW (recording characteristics were not good). From the above, it was confirmed that the recording material and the optical information recording medium (Example 1) of the present invention containing a one-photon absorbing dye as a dye can be recorded even with a laser beam having a small peak power.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 and 3 including a material in which a dye is bound to a polymer binder the reflected light intensity after 100 hours is 90% or more with respect to the reflected light intensity before storage. The high value was shown. In other words, in Example 1 and Comparative Examples 1 and 3, the rate of change in reflected light intensity is less than 10% before and after storage, and the change in reflected light intensity is small (the stability of the interface reflection intensity is good). Confirmed). This means that an optical information recording medium containing a compound in which a dye is bound to a polymer binder does not easily diffuse into the intermediate layer even when stored in a high-temperature and high-humidity environment. Means good.
  • Comparative Examples 2 and 4 containing a material in which a dye was dispersed in a polymer binder the reflected light intensity after 100 hours was reduced to less than 65% with respect to the reflected light intensity before storage.
  • the rate of change in reflected light intensity was 35% or more before and after storage, and that the change in reflected light intensity was large (the stability of the interface reflection intensity was not good). It was done.
  • a large decrease in intensity means that the reproduction signal is greatly deteriorated.
  • the recording material and optical information recording medium (Example 1) of the present invention containing a compound in which a dye is bound to a polymer compound have high stability of interfacial reflection strength and excellent long-term stability. confirmed.
  • the change rate of the height of the recording mark after storage was calculated from the height of the recording mark before storage and the height of the recording mark after storage. For example, when the height of the recording mark before storage is 100 nm and the height of the recording mark after storage is 90 nm or 110 nm, the rate of change is 10%. The results are shown in the table of FIG.
  • the optical information recording medium of Comparative Example 3 information cannot be recorded with a laser beam having a small peak power as described above. Therefore, a pulse laser (wavelength 405 nm, repetition frequency 76 MHz, pulse width 2 ps) is used. What recorded information according to recording conditions was used. Recording conditions Linear velocity: 1.4m / s Peak power of recording light: 50 W (average Pw 7.6 mW) Pulse emission time: 100 ns Pulse light emission period: 4.7 MHz
  • Tg glass transition temperature
  • DSC differential scanning calorimeter
  • Measurement was performed by dropping the coating liquid of the material of each recording layer of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 into a measuring container, and heating the measuring container at 200 ° C. for 1 hour to remove the solvent in the coating liquid. Samples were prepared individually. And DSC measurement was performed about each with the following method and conditions. DSC measurement was performed in a cycle of heating (first time) ⁇ cooling (first time) ⁇ heating (second time), and DSC curves were obtained at the time of the first cooling and the second heating, respectively.
  • Tg The average value of Tg obtained from the DSC curve obtained during the first cooling and the Tg obtained from the DSC curve obtained during the second heating was taken as the Tg of the recording layer material.
  • Tg was read from the inflection point of the DSC curve. The results are shown in the table of FIG. Measurement conditions Measurement range: -30 ° C to 230 ° C Heating / cooling rate: 10 ° C / min
  • Example 1 and Comparative Example 4 having a glass transition temperature of 200 or more As shown in FIG. 5, in Example 1 and Comparative Example 4 having a glass transition temperature of 200 or more, the rate of change in the height of the recording mark is less than 10% before and after storage, and the shape change of the recording mark is small. (The stability of the recording mark is good).
  • Comparative Examples 1 to 3 the change rate of the height of the recording mark was 30% or more before and after storage. In particular, in Comparative Examples 1 and 2, the recording mark disappeared completely after storage (change rate). 100%).
  • the shape change of the recording mark was large (the stability of the recording mark was not good).
  • the recording material of the present invention having a glass transition temperature higher than 200 ° C. and the optical information recording medium (Example 1) including the recording material have high recording mark shape stability and excellent long-term stability. It was confirmed that
  • the compound G (Example 1) is shown as the dye-binding polymer compound 1 in FIG. 6, and the polymer binder is polyacenaphthylene composed of the monomer 1-1 having the above chemical structural formula.
  • the photon absorbing dye is a 1-aminobutadiene derivative (monomer 2-1 having the above chemical structural formula), and its mass ratio (polymer binder: 1 photon absorbing dye) is 98: 2.
  • bonding high molecular compound 1 (compound G) was temperature higher than 200 degreeC.
  • FIG. 6 shows dye-binding polymer compounds 2 to 20, which are examples of the dye-binding polymer compound of the present invention.
  • the dye-binding polymer compounds 2 to 4 are the masses of the monomer (acenaphthylene) and the one-photon absorption dye (1-aminobutadiene derivative) constituting the polymer binder in the synthesis of the above-described dye-binding polymer compound 1 (compound G). It can synthesize
  • the glass transition temperatures of the dye-binding polymer compounds 2 to 4 were measured by the same method as described above, the glass transition temperatures were all higher than 200 ° C.
  • the dye-binding polymer compounds 5 to 20 are a monomer (monomer 1-1) and a one-photon absorption dye (monomer 2-1) that constitute a polymer binder in the synthesis of the dye-binding polymer compound 1 (compound G). ) Is changed to one selected from monomers 1-1 to 1-5 and one selected from monomers 2-1 to 2-3, as necessary, and the mass ratio is appropriately adjusted. Can be synthesized in the same manner as the dye-binding polymer compound 1. When the glass transition temperatures of the dye-binding polymer compounds 5 to 20 were measured by the same method as described above, the glass transition temperatures were all higher than 200 ° C.

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Abstract

 記録材料は、高分子化合物に1光子吸収色素が結合されてなる色素結合高分子化合物を含み、ガラス転移温度が200℃よりも高い。また、光情報記録媒体10は、記録層14と、当該記録層14に隣接する中間層15とを備え、記録層14が前記記録材料を含んでいる。

Description

記録材料および光情報記録媒体
 本発明は、高分子化合物に色素が結合されてなる化合物を含む記録材料、および、当該記録材料を含む記録層と当該記録層に隣接する中間層とを備えた光情報記録媒体に関する。
 記録層と中間層を備えた光情報記録媒体として、例えば、特開2012-89195号公報には、記録層が、高分子バインダーと、高分子バインダーに分散された色素とを有し、色素が記録光を吸収して発生する熱により高分子バインダーが変形して記録層から中間層に向かう凸形状が形成されることで情報が記録されるものが開示されている。また、特開2012-89195号公報には、多層の記録層を有する光情報記録媒体において、記録再生時における隣接記録層への影響を最小限にするために色素として多光子吸収色素を含むことが望ましいことが記載されている。
 ところで、光情報記録媒体では、長期間保存した場合であっても、情報の記録や読み取りの性能を維持することができ、また、記録光の照射によって形成された形状(情報)の安定性が高いことが望まれる。しかし、従来技術では、例えば、色素が高分子バインダー中に分散されているだけなので、時間の経過によって色素が中間層へ拡散することが懸念され、色素が中間層に拡散した場合、記録層と中間層との界面で光が反射しにくくなり、情報の記録や読み取りの性能が低下する可能性が考えられる。
 また、記録層が多光子吸収色素を含む場合、情報を記録するためにはピークパワーの大きい超短パルスレーザが必要となるため、例えば、光情報記録装置が高価になるという問題がある。そのため、ピークパワーの小さい、従来の光情報記録に用いられてきた半導体レーザなどでも情報の記録が行えることが望まれる。
 本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、長期安定性に優れ、かつ、ピークパワーの小さいレーザによる記録が可能な記録材料および光情報記録媒体を提供することを目的とする。
 前記した目的を達成するため、本発明の記録材料は、高分子化合物に1光子吸収色素が結合されてなる色素結合高分子化合物を含み、ガラス転移温度が200℃よりも高いことを特徴とする。
 このような材料によれば、高分子化合物に色素が結合された化合物(以下、本明細書において、「色素結合高分子化合物」という。)を含むため、この材料を用いて形成した層から隣接する層に色素が拡散することを抑制することができ、界面反射強度の安定性を高めることができる。これにより、例えば、情報の記録や読み取りの性能、当該記録材料を使用した光学素子の性能などを維持することができる。また、上記材料によれば、ガラス転移温度が200℃よりも高いことで熱的に安定であるため、光の照射によって形成された形状の変形を抑制することができ、当該形状の安定性を高めることができる。さらに、上記材料によれば、色素が1光子吸収色素であるため、ピークパワーの小さいレーザによる情報の記録が可能である。
 なお、本明細書において、「記録材料」とは、光情報記録媒体の製造に用いる材料に限定されず、光の照射によって形成された形状を残すことができる(形状を記録することができる)材料全般を含む意味である。
 前記した記録材料は、高分子化合物の主鎖が、ポリアセナフチレン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリ(N-ビニルフタルイミド)、ポリインデン、ポリ(N-トリクロロフェニルマレイミド)から選ばれることが望ましい。
 また、前記した記録材料は、1光子吸収色素が、1-アミノブタジエン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、アクリドン誘導体から選ばれることが望ましい。
 前記した記録材料は、一例として、色素結合高分子化合物が、波長300nm以上400nm以下の範囲に吸収極大を有し、かつ、波長450nm以上の可視光領域に吸収を有さない化合物である。
 これによれば、例えば、記録材料を光情報記録媒体に使用した場合には、波長300nm~400nm付近(例えば405nm)の光で情報の記録を行うことができ、波長450nm以上の可視光領域(例えば650nm)の光で情報の記録・再生の際のトラッキングサーボを行うことができる。これにより、従来の光情報記録に用いられてきた半導体レーザによる記録・再生が可能となる。
 また、前記した目的を達成するため、本発明の光情報記録媒体は、記録層と、当該記録層に隣接する中間層とを備えた光情報記録媒体であって、記録層は、前記した記録材料を含むことを特徴とする。
 このような構成によれば、記録層が前記した記録材料を含むため、記録層から中間層に色素が拡散することを抑制することができ、界面反射強度の安定性を高めることができる。これにより、情報の記録や読み取りの性能を維持することができる。また、上記構成によれば、記録材料のガラス転移温度が200℃よりも高いことで熱的に安定であるため、光の照射によって形成された形状の変形を抑制することができ、当該形状の安定性を高めることができる。さらに、上記構成によれば、色素が1光子吸収色素であるため、ピークパワーの小さいレーザによる情報の記録が可能である。
 前記した光情報記録媒体において、記録層は複数設けられ、中間層は複数の記録層の間に設けられた構成とすることができる。
 これによれば、光情報記録媒体の大容量化を図ることができる。
 前記した光情報記録媒体において、記録層は、当該記録層を挟む中間層との間で第1界面および第2界面を形成し、1光子吸収色素が記録光を吸収して発生する熱により変形して、第1界面および第2界面の少なくとも一方の界面に中間層に向かう凸形状が形成されることで情報が記録される構成とすることができる。
 これによれば、比較的小さなエネルギーで情報の記録が可能となるので、情報を高感度で記録することができる。
 前記した光情報記録媒体は、記録光の照射により、第1界面および第2界面のうち、一方の界面のみで凸形状が形成され、他方の界面においては凸形状が形成されない構成とすることができる。この場合、凸形状が形成される界面を形成する中間層と記録層との屈折率の差は、凸形状が形成されない界面を形成する中間層と記録層との屈折率の差よりも大きいことが望ましい。
 これによれば、凸形状が形成される界面は、情報の読取に用いられるので、界面両側の材料の屈折率差が大きいことで界面反射率が比較的大きくなって情報を読み取りやすくなり、また、凸形状が形成されない界面は、情報の読取に用いられないので、界面両側の材料の屈折率差を小さくすることで、記録・読出に用いられる光(以下、記録読出光という。)の透過率、詳細には第1界面および第2界面を合わせた透過率を高くすることができる。これにより、記録層を多層にした場合、記録読出光の照射側から見て奥深くの記録層にまで光を届かせることができるので、多層化による記録容量の増大に有利である。
 前記した光情報記録媒体において、凸形状が形成されない界面を形成する中間層と記録層との屈折率の差は、0.05以下であることが望ましい。
 これによれば、凸形状が形成されない界面での光の反射が実質的になくなるため、記録層を多層にした場合、より奥深くの記録層にまで光を届かせることができ、多層化による記録容量の増大により有利である。
一実施形態に係る光情報記録媒体を示す図である。 光情報記録媒体の断面図である。 記録時に形成される記録マークを示す図である。 再生時を説明する図である。 実施例および比較例に係る光情報記録媒体の特性を比較した表である。 本発明の色素結合高分子化合物の例を示す表である。
 次に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
 図1に示すように、本実施形態に係る光情報記録媒体10は、円板状をなしており、落下やハンドリングなどによる光情報記録媒体10の傷や汚れを抑制したり、耐光性を向上させたりするため、カートリッジケース20に収容されている。
 図2に示すように、光情報記録媒体10は、基板11と、反射層12と、スペーサ層13と、複数の記録層14と、複数の中間層15(粘着剤層15Aおよび記録層支持層15B)と、カバー層16と、ハードコート層17とを備えてなる。なお、本実施形態においては、記録層14と粘着剤層15Aとの間に形成される界面を第1界面の一例としての記録界面18Aと呼び、記録層14と記録層支持層15Bとの間に形成される界面を第2界面の一例としての非記録界面18Bと呼ぶ。
 基板11は、記録層14や中間層15などを支持するための支持体であり、一例としてポリカーボネートの円板などからなる。本発明において、基板11の材質は特に限定されない。また、基板11は、厚みが0.02mm~2mmの範囲であることが好ましい。また、本実施形態の基板11は、記録読出光の入射側の面(図示上側の面)にトラッキングサーボを行うためのガイドとなる凹凸(サーボ信号)が形成されており、ガイド層11Aとしても機能する。なお、ガイド層11Aは、屈折率の変化などによりサーボ信号が記録された層であってもよい。また、ガイド層11Aは、基板11とは別の層として設けてもよい。
 反射層12は、サーボ光を反射するための層であり、基板11(ガイド層11A)の凹凸表面に蒸着されたアルミニウムの薄膜などからなる。このような反射層12を有することで、サーボ光の入射側でサーボ信号を検出することができるので、再生装置の構成を簡略化することなどが可能となる。
 スペーサ層13は、記録層14とガイド層11Aの間隔を調整するための層であり、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、粘着剤などからなる。スペーサ層13は、厚みが5μm~100μmの範囲であることが好ましい。このようなスペーサ層13を有することで、ガイド層11Aで反射した光がガイド層11Aに最も近い記録層14に与える影響を低減することができる。
 記録層14は、情報が光学的に記録される感光性の記録材料からなる層であり、記録材料は、高分子化合物としての高分子バインダーに記録光を吸収する1光子吸収色素が共有結合された化合物(色素結合高分子化合物)を含んでなる。
 1光子吸収色素を結合させる高分子バインダーとしては、例えば、主鎖が、ポリアセナフチレン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリ(N-ビニルフタルイミド)、ポリインデン、ポリ(N-トリクロロフェニルマレイミド)から選ばれるものなどを用いることができる。以下に、上記で例示した高分子バインダーを構成するモノマーの化学構造式を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 上記化学構造式において、モノマー1-1はアセナフチレンであり、モノマー1-2はN-ビニルカルバゾールであり、モノマー1-3はN-ビニルフタルイミドであり、モノマー1-4はインデンであり、モノマー1-5はN-トリクロロフェニルマレイミドである。
 記録光を吸収する1光子吸収色素としては、例えば、ヒートモード型記録材料として従来用いられていた色素を用いることができる。具体的には、メチン色素(シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など)、大環状色素(フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など)、アゾ色素(アゾ金属キレート色素を含む)、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、ベンゾフェノン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体、1-アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、アクリドン誘導体、キノフタロン系色素などを用いることができる。そして、好ましくは、1-アミノブタジエン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、アクリドン誘導体から選ばれるものを用いるとよい。以下に、1-アミノブタジエン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、アクリドン誘導体の一例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 上記化学構造式において、モノマー2-1は1-アミノブタジエン誘導体の一例であり、モノマー2-2はベンゾトリアゾール誘導体の一例であり、モノマー2-3はアクリドン誘導体の一例である。
 高分子バインダーに1光子吸収色素が結合された色素結合高分子化合物としては、例えば、下記の化学構造式の化合物Gなどを用いることができる。化学構造式の化合物Gは、高分子バインダーの主鎖がポリアセナフチレンであり、1光子吸収色素が1-アミノブタジエン誘導体である。なお、1光子吸収色素として、1-アミノブタジエン誘導体を用いることで、記録感度を高めることができる。また、高分子バインダーの主鎖として、ポリアセナフチレンを用いると、記録材料を溶媒に溶解させた液が塗布しやすく、かつ、塗布した液が平滑になりやすいため、記録層14や光情報記録媒体10の生産性を向上させることができる。また、ポリアセナフチレンは、比較的屈折率が高いため、記録層14と中間層15(粘着剤層15A)の屈折率の差を大きくすることができ、記録界面18Aでの反射強度を大きくすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 色素結合高分子化合物は、一例として、波長300nm以上400nm以下の範囲に吸収極大を有し、かつ、波長450nm以上の可視光領域に吸収を有さない化合物である。これによれば、例えば、405nmの光で情報の記録を行うことができ、650nmの光で情報の記録・再生の際のトラッキングサーボを行うことができるので、従来の光情報記録に用いられてきた半導体レーザによる記録・再生が可能となる。上記化学構造式の化合物Gは、波長373nm付近に吸収極大を有し、かつ、トラッキングサーボに用いる波長650nmの光に対して±100nmの範囲、すなわち、波長550nm~750nmの範囲に吸収を有さないものである。
 また、色素結合高分子化合物は、分子量Mwが5000以上であることが好ましく、8000以上であることがより好ましい。
 以上のような、高分子バインダーに1光子吸収色素が共有結合されてなる色素結合高分子化合物を含む記録材料は、ガラス転移温度が200℃よりも高くなっている。これにより、当該記録材料を含む記録層14は、熱的に安定した層となっている。
 記録層14は、記録光を照射すると、1光子吸収色素が記録光を吸収して発生する熱により高分子バインダーが変形し、記録界面18Aに、中間層15(粘着剤層15A)に向かう凸形状が形成されることでドット状の記録マークM(情報)が記録される。このため、記録層14は、従来の高分子バインダーと色素を含む記録層に比較して厚く形成されており、1層の記録層14は、厚みが50nm以上であることが好ましい。厚みが50nm未満である場合には、公知の記録層の変形による記録技術のように、記録層と中間層の界面(本実施形態では、記録界面18Aや非記録界面18Bに相当する)が記録層を基準に見て凹形状に変形するが、厚みが50nm以上であることで、記録した箇所の中央が凸となるように変形する。一方、記録層14の厚みの上限は特に限定されないが、記録層14の層数をできるだけ多くするため、5μm以下であるのが望ましい。さらに言えば、記録層14の厚みは100nm~3μmの範囲であることがより望ましく、200nm~2μmの範囲であることが特に望ましい。本実施形態では、記録層14は、一例として厚みが0.5μmである。
 なお、本発明において、記録マークMは、その中央が記録層14から粘着剤層15Aに向かう凸形状となり、この凸形状の周囲に粘着剤層15Aから記録層14に向かう凹形状(変形前の記録界面18Aを基準として凹形状)を有するようなものであってもよい。
 記録層14は、複数、例えば、2~100層程度設けられる。光情報記録媒体10の記憶容量を大きくするため、記録層14は多い方が望ましく、例えば10層以上であるのが望ましい。これにより、光情報記録媒体10の大容量化を図ることができる。なお、記録層14に含まれる記録材料としては、記録界面18Aを変形させる記録の前後において、屈折率が実質的に変化しないような材料が用いられる。
 記録層14は、記録光に対する吸収率(一光子吸収率)が1層当たり10%以下であるのが望ましい。また、記録層14の層数を多くするためには記録可能な限りで吸収率が小さい方がよいので、記録層14の吸収率は、8%以下であるのがより望ましく、5%以下であるのがさらに望ましく、3%以下であるのが特に望ましい。例えば、最も奥側の記録層14に到達する記録光の強度が照射した記録光の強度の50%以上であることを条件とすると、8層の記録層を実現するためには、記録層1層当たりの吸収率が8%以下である必要があり、20層の記録層を実現するためには、記録層1層当たりの吸収率が3%以下である必要があるからである。吸収率が高いと、層数が少なくなり、多層化による記録容量を大きくする効果が小さくなる。
 記録層14に含まれる色素結合高分子化合物は、1光子吸収色素の質量割合が50%未満であること、言い換えれば、高分子バインダーの質量割合が50%以上であること(高分子バインダーが主成分であること)が望ましい。これにより、変形前の記録界面18Aを基準として十分な高さ(突出量)の凸形状(記録マークM)を形成することができる。凸形状は、高分子バインダーが記録光の吸収によって熱膨張し、その後、記録光の照射停止によって膨張形状を維持しつつ急冷することにより形成されるため、1光子吸収色素の質量割合が50%以上(高分子バインダーの質量割合が50%未満)となると、例えば、記録光の吸収によって熱膨張した高分子バインダーの材料がその周囲に流出するなどすることで、凸形状が形成されにくくなるからである。
 記録層14の形成方法は、特に限定されないが、色素結合高分子化合物を溶媒に溶解させた液を用いてスピンコート法やブレードコート法などにより形成することができる。このときの溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、ヘキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、シクロヘキサノンなどを用いることができる。
 中間層15は、複数の記録層14の間、言い換えると、各記録層14の図示上下に隣接して設けられている。より詳しくは、中間層15は、粘着剤層15Aと記録層支持層15Bとを有しており、複数の記録層14の間に粘着剤層15Aと記録層支持層15Bが交互に配置されている。言い換えれば、1層の記録層14は、粘着剤層15Aと記録層支持層15Bとの間に挟まれるように配置されており、本実施形態では、基板11側から見て、粘着剤層15A、記録層14、記録層支持層15B、記録層14がこの順で、繰り返し配置されている。
 中間層15は、複数の記録層14の間で層間クロストークが生じないように、記録層14同士の間隔を所定量空けるために設けられている。このため、中間層15は、厚みが2μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましい。また、中間層15は、層間クロストークが生じない限り薄い方がよく、例えば、厚みが20μm以下であることが望ましい。本実施形態では、中間層15(粘着剤層15Aおよび記録層支持層15B)は、それぞれ一例として厚みが10μmである。なお、粘着剤層15Aと記録層支持層15Bの厚みが10μmと同じであることで、記録界面18Aのピッチが、10μm、11μm、10μm、11μm・・・と一定ピッチではなくなる。これにより、再生中の記録界面18Aからの反射光である再生光と、再生中の記録界面18Aに隣接する記録界面18Aにおける読出光の反射光との干渉が、再生光に与える影響を小さくすることができる。
 中間層15は、記録時および再生時のレーザ光の照射により変化しない材料が用いられる。また、中間層15は、記録光や読出光、再生光(読出光の照射により発生する再生信号を含む光)の損失を最小限にするため、記録光や読出光、再生光を実質的に吸収しない材料、言い換えれば、記録光や読出光、再生光に対して透明な材料からなることが望ましい。ここでの透明とは、吸収率が1%以下であることをいう。
 粘着剤層15Aは、他の面への貼り付けを可能にする粘着性を有し、記録層14よりも軟らかいものである。例えば、粘着剤層15Aは、そのガラス転移温度が記録層14のガラス転移温度よりも低いものである。一方、記録層支持層15Bは、紫外線硬化性樹脂などから形成されており、粘着剤層15Aよりも硬いものである。例えば、記録層支持層15Bは、そのガラス転移温度が粘着剤層15Aのガラス転移温度よりも高いものである。
 このように、記録層14の一方の面に隣接する中間層15として粘着剤層15Aを用い、記録層14の他方の面に隣接する中間層15として粘着剤層15Aよりも硬い記録層支持層15Bを用いることで、記録層14を記録光により加熱して膨脹させたときには、記録層14は、当該記録層14を挟む中間層15(粘着剤層15Aおよび記録層支持層15B)のうち、より軟らかい粘着剤層15A側に変形し、記録界面18Aに凸形状が形成されることとなる。これにより、本実施形態の光情報記録媒体10は、記録光の照射により、記録層14と記録層支持層15Bとの間の界面である非記録界面18Bにおいては凸形状が形成されず、記録層14と粘着剤層15Aとの間の界面である記録界面18Aのみで凸形状(記録マークM)が形成される構成となっている。
 なお、記録層14、粘着剤層15A、記録層支持層15Bの硬さの比較は、それぞれを構成する材料同士を互いに押し付け合うことで確認することができる。具体的には、材料同士を互いに押し付け合ったときに大きく凹む方が軟らかいと確認することができる。
 粘着剤層15Aの屈折率と記録層支持層15Bの屈折率は、互いに異なっており、記録層支持層15Bの屈折率と記録層14の屈折率は、同じである。ここで、屈折率が同じとは、屈折率が実質的に同じであることを意味する。具体的には、記録層14の屈折率と記録層支持層15Bの屈折率は、記録層14の屈折率をn1、記録層支持層15Bの屈折率をn3として、
((n3-n1)/(n3+n1))≦0.0003
を満たす程度、すなわち、非記録界面18Bでの反射率が0.0003以下である程度に同等であることが望ましい。
 記録層14の屈折率と記録層支持層15Bの屈折率は、両層の界面(非記録界面18B)での反射をなくすため、近い値である方がよく、記録層14と記録層支持層15Bとの屈折率の差は、好ましくは0.05以下、より好ましくは0.03以下、さらに好ましくは0.01以下、最も好ましくは0である。一例として、記録層14の屈折率n1を1.565とし、記録層支持層15Bの屈折率n3を1.564とすると、((n3-n1)/(n3+n1))は、ほぼ0である。
 一方、粘着剤層15Aの屈折率と記録層14の屈折率は、互いに異なっており、その差が適度に設けられているのがよい。これにより、記録層14と粘着剤層15Aとの間の界面(記録界面18A)においては、屈折率の急変による読出光の反射が可能となっている。より詳細に、粘着剤層15Aと記録層14との屈折率の差は、記録層支持層15Bと記録層14との屈折率の差よりも大きく、かつ、0.11以下であるのが好ましい。具体的には、記録層14の屈折率と粘着剤層15Aの屈折率は、粘着剤層15Aの屈折率をn2として、
0.0005≦((n2-n1)/(n2+n1))≦0.04
を満たす程度、すなわち、記録界面18Aでの反射率が0.0005以上0.04以下である程度に異なっていることが望ましい。
 反射率が0.0005以上であることで、記録界面18Aでの反射光量を大きくして、情報の再生時に、S/N比を大きくすることができる。また、反射率が0.04以下であることで、記録界面18Aでの反射光量を適度な大きさに抑えて、記録時および再生時において記録読出光が大きな減衰を受けることなく深い記録層14に到達するのを可能にする。これにより、記録層14を多数設けて高容量化を図ることが可能となる。一例として、記録層14の屈折率n1を1.565とし、粘着剤層15Aの屈折率n2を1.477とすると、((n2-n1)/(n2+n1))は、およそ0.0008である。
 以上のように記録層14および中間層15の屈折率を調整することで、記録界面18Aおよび非記録界面18Bを合わせた透過率を高くすることができるので、記録層14を多層にした場合、記録読出光の照射側から見て奥深くの記録層14にまで光を届かせることができる。これは、多層化による記録容量の増大に有利である。特に、本実施形態では、記録層支持層15Bの屈折率と記録層14の屈折率が実質的に同じ(屈折率差が0.05以下)であることで、非記録界面18Bでの光の反射が実質的になくなるため、より奥深くの記録層14にまで光を届かせることができ、多層化による記録容量の増大により有利となっている。
 記録層14および中間層15の屈折率を調整するには、記録層14および中間層15に用いる材料の配合を調整するとよい。具体的には、記録層14の材料(記録材料)には、高分子バインダーに1光子吸収色素が結合された色素結合高分子化合物が含まれているので、高分子バインダーや色素の屈折率を適切に選択し、それぞれの配合比率を変更することによって屈折率を任意に調整することができる。また、高分子バインダーは、類似の基本構造を有していても重合度が異なると屈折率も変化するため、重合度が異なる高分子バインダーを用いたり、高分子バインダーの重合度を調整したりすることでも屈折率の調整が可能である。さらに、複数の高分子バインダーを配合することで調整することも可能である。また、屈折率調整剤(無機微粒子等)を添加して屈折率を調整することも可能である。
 中間層15の屈折率を調整する場合、中間層15の材料として用いることができる樹脂などのポリマー材料の重合度を調整することで、屈折率を調整することができる。また、中間層15として使用可能な材料を任意に配合して屈折率を調整したり、屈折率調整剤(無機微粒子等)を添加して調整したりすることも可能である。
 カバー層16は、記録層14および中間層15を保護するための層であり、記録光や読出光、再生光が透過可能な材料からなる。一例として、カバー層16は、紫外線硬化性樹脂を塗布して硬化したり、フィルムを粘着剤などを介して貼り付けたりすることで形成することができる。このようなカバー層16を有することで、記録層14や中間層15の傷や汚れなどを抑制することができる。また、カバー層16は、厚みが0.01mm~0.2mmの範囲であることが好ましい。これによれば、カバー層16が薄すぎる場合に問題となる記録再生時におけるカバー層16の傷や汚れなどの検出を抑制しつつ、カバー層16が厚すぎる場合に問題となる光情報記録装置の光学系の収差を抑制することができる。
 ハードコート層17は、光情報記録媒体10の光入射側の面(図示上面)に形成された層であり、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシ樹脂などからなる。このようなハードコート層17を有することで、光情報記録媒体10の光入射側の表面の傷や汚れなどを抑制することができる。なお、本発明において、ハードコート層は、前記したカバー層を兼ねていてもよい。
 なお、光情報記録媒体10は、1枚ごとに識別情報などを設ける目的で、その一部にバーコードなどによるマーキングを行ってもよい。マーキングの方法としては、例えば、特許第3143454号や特許第3385285号などに記載されている従来の光ディスクで用いられている反射層12へのレーザ光の照射による熱破壊による方法のほか、記録層14へのレーザ光の照射や印刷などの方法を用いることができる。
 次に、以上のような光情報記録媒体10に、情報を記録・再生する方法について説明する。
 所望の記録層14に情報を記録するとき、図3に示すように、その記録層14に、記録すべき情報に応じて出力が変調されたレーザ光(記録光RB)を照射する。なお、本実施形態において、レーザ光は、記録層14が有する色素が1光子吸収色素であるため、従来の光情報記録装置に用いられてきた半導体レーザなどのピークパワーの小さいもの(連続波レーザ)で十分である。また、記録光RBの焦点の位置は、特に限定されないが、記録界面18A付近とすることが望ましい。具体的には、記録界面18Aで焦点を調整した後、記録層14がある側へ焦点位置をわずかにずらすとよい。
 記録光RBを照射すると、記録光RBを照射した箇所の中心が記録層14から粘着剤層15A(中間層15)に向けて凸形状となる記録マークM(ピット)が形成される。図3に示した記録マークMは、詳細には、中央が凸部M1となり、この凸部M1の周囲が記録層14に向かうリング状の凹部M2となっている。凹部M2の最も深い部分の記録界面18A(変形前の記録界面18A)からの距離は、凸部M1の頂点の記録界面18A(変形前の記録界面18A)からの距離よりも小さい。すなわち、記録マークMは、全体としては、およそ凸形状ということができる。なお、光情報記録媒体10では、記録条件により、記録マークが、凸形状(凸部M1)のみからなり、凸形状の周囲に凹部M2が形成されない場合もある。
 以上のように、光情報記録媒体10は、記録層14から粘着剤層15Aへ向かう凸形状により情報を記録できることで、記録層の分解や相変化に至るほどのエネルギーを必要とせず、また、従来の凹形状による記録のように記録層にある程度大きな吸収率を必要としないので、比較的小さなエネルギーで情報の記録が可能となる。これにより、情報を高感度で記録することができ、また、1層の記録層14当たりの記録光の吸収率を小さくして記録層14の多層化を図ることができる。
 図4に示すように、記録マークMに連続波レーザで読出光OBを照射すると、記録層14の屈折率と粘着剤層15Aの屈折率に差があることで、記録界面18Aで読出光OBが反射する。このとき、記録マークMの周囲の記録界面18Aと、記録マークMにおける反射光の強度に差が生じるので、この反射率の違いにより記録マークMを検出することができる。なお、記録層14の屈折率は、記録の前後で変化していないので、読出光OBの反射は、非記録界面18Bや記録層14の内部では起こらず、記録界面18Aのみで起こり、記録マークMを安定して検出することができる。このような光学的な検出のため、凸部M1は、変形する前の界面(記録界面18A)に対して1nm~300nm程度突出しているのが望ましい。
 本実施形態においては、記録マークMは、凸部M1の周囲に凹部M2が形成されているので、記録マークMを読み取るための読出光OBを記録マークMに当てると、凸部M1のみがある場合に比較して、記録マークMによる反射光の強度分布は凸部M1の中央からの距離に応じて急激に変化すると考えられ、高い変調度で読み取ることが可能である。
 なお、本発明は、記録層14を凸形状に変形させて情報を記録する場合だけでなく、凹形状に変形させて情報を記録する場合をも含む。例えば、ピークパワーを大きくするなどして記録光のエネルギーを大きくすることで、記録層14を凹形状に変形させて情報を記録することができる。また、本実施形態の光情報記録媒体10への記録時において、非記録界面18Bに変形が生じたとしても、非記録界面18Bでは読出光OBの反射は起こらないことから、非記録界面18Bの変形は再生に何ら影響はない。
 以上のように、本実施形態の光情報記録媒体10においては、記録層14(記録材料)が有する色素が1光子吸収色素であるため、ピークパワーの小さいレーザ光による情報の記録が可能である。また、ピークパワーの小さいレーザ光として半導体レーザが使用できるので、レーザ光の出力などを容易に調整することができる。
 また、光情報記録媒体10においては、記録層14(記録材料)が、色素結合高分子化合物を含むため、記録層14から中間層15に色素が拡散することを抑制することができ、記録界面18Aでの反射強度の安定性を高めることができる。これにより、情報の記録や読み取りなどの性能を維持することができる。また、光情報記録媒体10においては、記録層14(記録材料)のガラス転移温度が200℃よりも高いことで熱的に安定であるため、記録マークMの変形を抑制することができ、記録マークM(情報)の安定性を高めることができる。そして、記録界面18Aでの反射強度の安定性を高めたり、記録マークMの安定性を高めたりできることで、本実施形態の光情報記録媒体10は、長期安定性に優れている。
 以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することが可能である。
 前記実施形態では、光情報記録媒体10は、記録光の照射により、一方の界面(記録界面18A)のみで凸形状が形成され、他方の界面(非記録界面18B)においては凸形状が形成されないように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の光情報記録媒体は、記録層の両方の界面に、それぞれ別の情報としての中間層に向かう凸形状が形成されるように構成されていてもよい。具体的には、例えば、記録層に隣接する中間層を、すべて前記実施形態の粘着剤層15Aとすることで実現することができる。この場合、層間クロストークが生じないように、1層の記録層は、厚みが2μm以上であることが望ましく、5μm以上であることがより望ましく、7μm以上であることがさらに望ましい。また、厚みの上限は特に限定されないが、記録層の数を多くするため、層間クロストークが生じない限りで薄い方が望ましく、例えば20μm以下が望ましい。
 前記実施形態では、図2に示したように、光情報記録媒体10が、ガイド層11Aや反射層12、スペーサ層13、カバー層16、ハードコート層17を備えていたが、本発明はこれに限定されず、これら各層の有無は任意である。また、前記実施形態では、図1に示したように、光情報記録媒体10がカートリッジケース20に収容されていたが、本発明はこれに限定されず、カートリッジケースに収容されていない形態であってもよい。また、前記実施形態では、記録層14が複数設けられた光情報記録媒体10を例示したが、本発明はこれに限定されず、記録層は1層であってもよい。
 前記実施形態では、本発明の記録材料を光情報記録媒体10の記録層14の材料として使用した例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明の記録材料は、画像表示デバイスやセキュリティ素子、光学フィルタ素子などとして利用可能な回折光学素子の、凸部や凹部などの回折光学素子パターンが形成される層の材料などとして使用することもできる。
 次に、本発明の光情報記録媒体の特性を評価した実験について説明する。
<記録材料>
[実施例1]
 実施例1においては、記録層の材料(記録材料)として、高分子バインダーに1光子吸収色素が結合された色素結合高分子化合物を用いた。
 具体的には、上記化学構造式に示す化合物Gを用いた。なお、当該記録材料における1光子吸収色素の質量割合は2質量%である。
 化合物Gは、以下に示した手順で合成した。
(1)化合物H(1-アミノブタジエン誘導体)の合成
 化合物Hの合成は、下記の手順に従って行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 富士フイルムファインケミカルズ製SSIK31gのジメチルスルホキシド(DMSO)150ml溶液に、クロロ酢酸エチル15.3gのジメチルスルホキシド10ml溶液を加え、60℃で2時間撹拌した。放冷後、酢酸エチルで抽出し、水洗して中間体B 30gを得た。
 中間体B 22.9gおよびN-[3-(フェニルアミノ)-2-プロペニリデン]アニリン一塩酸塩 23.3gをアセトニトリル45mlに溶解し、ジイソプロピルエチルアミン23ml、無水酢酸19.2mlを加え、80℃で2時間撹拌した。放冷後、イソプロパノール90ml、水180mlを加えて晶析し、中間体C 32gを得た。
 中間体C 6.6gのイソプロパノール13ml溶液にジエチルアミン3.2mlを加え、60℃で3時間撹拌した。水を加えて分離した残渣を酢酸エチル/ヘキサンで再結晶し、化合物H 3.5gを得た。
(2)化合物Gの合成
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート7.2mlを窒素雰囲気下90℃で加熱撹拌し、ここに上記合成で得られた化合物H 0.23g、アセナフチレン5.77gおよび和光純薬工業株式会社製V-601 0.27gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート7.2ml溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、V-601 0.27gを加え、90℃で8時間加熱撹拌した後、放冷し、化合物G(Mw=約8000)のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート30質量パーセント溶液を得た。
[比較例1]
 比較例1においては、記録層の材料として、高分子バインダーに1光子吸収色素が結合された化合物を用いた。
 具体的には、下記の化合物C-1を用いた。なお、当該記録層の材料における1光子吸収色素の質量割合は22質量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 化合物C-1は、以下に示した手順で合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
(1)原料化合物M-1の合成
 BASF製Tinuvin109を加水分解後、還元して得られた3-[3-tert-ブチル-5-(5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシフェニル]プロパノール0.7gと、昭和電工株式会社製カレンズMOI 0.31gをメチルエチルケトン5mlに溶解した。そして、ジブチル錫ラウレート0.02gとp-メトキシフェノール0.02gを加え、75℃で4時間反応後、溶媒を留去して化合物M-1 1.0gを得た。
(2)化合物C-1の合成
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート3.4mlを窒素雰囲気下90℃で加熱撹拌し、ここに化合物M-1 1.0g、ベンジルメタクリレート3.5gおよび和光純薬工業株式会社製V-601 0.14gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート3.4ml溶液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、V-601 0.14gを加え、90℃で4時間加熱撹拌した後、放冷し、化合物C-1のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量%溶液11gを得た。
[比較例2]
 比較例2においては、記録層の材料として、高分子バインダーに1光子吸収色素が分散されたものを用いた。
 具体的には、高分子バインダーとしてポリベンジルメタクリレートを用い、1光子吸収色素として下記に示す化合物P-1(3-[3-tert-ブチル-5-(5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-ヒドロキシフェニル]プロパノール)を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
 化合物P-1は、BASF製Tinuvin109を加水分解した後、還元することで得た。
[比較例3]
 比較例3においては、記録層の材料として、高分子バインダーに2光子吸収色素が結合された化合物を用いた。
 具体的には、下記の化合物D-1を用いた。なお、当該記録層の材料における2光子吸収色素の質量割合は40質量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 化合物D-1は、以下に示した手順で合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
(1)原料化合物1の合成
 アニソール27.0g(250mmol)と4-ブロモベンゾイルクロリド42.9g(200mmol)を塩化メチレン500mlに溶解させ、内温5℃まで冷却した後、6回に分けて塩化アルミニウムを33.4g(250mmol)添加して窒素雰囲気下で8時間撹拌した。反応溶液を水に注ぎ込んだ後に塩化メチレンで抽出し、ロータリーエバポレーターで蒸発乾固させて白色の化合物1を定量的に得た。得られた化合物1はH NMRにより目的生成物であることを確認した。
(2)原料化合物2の合成
 原料化合物1 35.0g(120mmol)に対して臭化水素酸140ml、酢酸220mlを加えて内温110℃で12時間半撹拌した。室温まで放冷した後、反応溶液を水に注ぎ込み室温で20分間撹拌した。沈殿をろ過した後に純水、ヘキサン:酢酸エチル=5:1で洗浄し減圧乾燥させて白色の化合物2を定量的に得た。得られた化合物2はH NMRにより目的生成物であることを確認した。
(3)原料化合物3の合成
 原料化合物2 9.74g(35.1mmol)をテトラヒドロフラン70mlに溶解させトリエチルアミン7.10g(70.2mmol)を加えて内温5℃まで冷却した。その後、メタクリル酸クロリド3.67g(35.1mmol)を滴下しながら窒素雰囲気下で2時間撹拌した。反応溶液を水に注ぎ込み、室温で20分間撹拌した。析出した沈殿をろ別、室温乾燥して白色の化合物3を定量的に得た。得られた化合物3はH NMRにより目的生成物であることを確認した。
(4)原料化合物4の合成
 5-ブロモ-2-ヨードトルエン63.5g(214mmol)、パラトリフルオロメチルフェニルボロン酸44.7g(235mmol)、酢酸パラジウム2.40g(10.7mmol)、炭酸ナトリウム68.0g(642mmol)に対して1,2-ジメトキシエタン350ml、水70mlを加え、窒素雰囲気下、外温90℃で72時間撹拌した。室温まで放冷した後、酢酸エチルで抽出しロータリーエバポレーターで濃縮した後にシリカゲルカラム(ヘキサン)で精製して白色の化合物4を57.9g(収率86%)得た。得られた化合物4はH NMRにより目的生成物であることを確認した。
(5)原料化合物5の合成
 原料化合物4を57.9g(184mmol)、ビスピナコラートジボロン56.1g(221mmol)、[1、1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン付加物4.25g(5.20mmol)、酢酸カリウム54.2g(552mmol)に対してジメチルスルホキシド400mlを加え、窒素雰囲気下、内温90℃で5時間撹拌した。室温まで放冷した後、酢酸エチルで抽出しロータリーエバポレーターで濃縮した後にシリカゲルカラム(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)で精製して白色の化合物5を57.5g(収率86%)得た。得られた化合物5はH NMRにより目的生成物であることを確認した。
(6)原料化合物6の合成
 原料化合物3を14.8g(42.9mmol)、原料化合物5を18.6g(51.5mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム2.48g(2.15mmol)、炭酸カリウム17.8g(129mmol)、ジブチルヒドロキシトルエン1mgに対してトルエン170ml、水20mlを加え、窒素雰囲気下、外温90℃で12時間撹拌した。室温まで放冷した後、酢酸エチルで抽出しロータリーエバポレーターで濃縮した後にシリカゲルカラム(酢酸エチル:ヘキサン=1:5)で精製し、酢酸エチル/ヘキサンで再結晶してろ別・乾燥して白色の化合物6を6.8g(収率32%)得た。得られた化合物6はH NMRにより目的生成物であることを確認した。H NMR(CDCl3) 7.92(d,4H)、7.76(dd,2H)、7.71(d,2H)、7.59-7.55(m,2H)、7.50(d,2H)、7.34(d,1H)、7.29(dd,2H)、6.41(s,1H)、5.82(t,1H)、2.37(s,3H)
(7)化合物D-1の合成
 テトラヒドロフラン5gを窒素雰囲気下で外温70℃で撹拌した。そこにテトラヒドロフラン26.7gに溶解させた原料化合物6 2.00g(4.00mmol)、メタクリル酸メチル11.6g(116mmol)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)29.8mg(0.12mmol)を2時間かけて滴下し、その後8時間撹拌した。室温まで放冷した後、アセトンで希釈して、アセトン/ヘキサンで再結晶し、ろ別・乾燥して化合物D-1を4.77g得た。得られたポリマーはH NMRによって組成を確認し、GPCによって分子量測定を行った。(組成比 原料化合物6/メタクリル酸メチル=12/88(モル比)、Mw=367,000)
[比較例4]
 比較例4においては、記録層の材料として、高分子バインダーに1光子吸収色素が分散されたものを用いた。
 具体的には、高分子バインダーとしてポリアセナフチレンを用い、1光子吸収色素として上記化合物H(1-アミノブタジエン誘導体)を用いた。
<光情報記録媒体の作製>
[実施例1]
(1)中間層(記録層支持層)の形成
 ガラス製の基板(直径120mm、厚み1mm)に、紫外線硬化性樹脂(DIC株式会社製SD-640、Tg=86℃)をスピンコート法で厚み20μmとなるように塗布し、紫外線の照射によって硬化させて中間層(記録層支持層)を形成した。
(2)記録層の形成
 まず、上記した化合物Gを、固形分濃度が13質量%となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させた塗布液を準備した。その後、塗布液を中間層(記録層支持層)の上にスピンコートで厚み0.5μmとなるように塗布して記録層を形成した。
(3)中間層(粘着剤層)の形成
 まず、剥離シートとして表面にシリコーン剥離層塗布済みのポリエチレンテレフタレートフィルムを準備し、その上にアクリル酸エステル系粘着剤をバーコート法で厚み20μmとなるように塗布して粘着剤層を形成した。その後、粘着剤層を記録層の上に貼り合わせ、剥離シートを取り除くことで中間層(粘着剤層)を形成した。
(4)カバー層の形成
 厚み67μmのポリカーボネートフィルム(帝人化成株式会社製パンライト(登録商標)フィルムD-67)を中間層(粘着剤層)の上に貼り合わせてカバー層を形成した。
 比較例1~4においては、実施例1の場合と同様の方法で、中間層(記録層支持層および粘着剤層)とカバー層を形成したので、記録層の形成についてのみ説明する。
[比較例1]
 上記した化合物C-1を、固形分濃度が13質量%となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させた塗布液を準備した。その後、塗布液を中間層(記録層支持層)の上にスピンコートで厚み1μmとなるように塗布して記録層を形成した。
[比較例2]
 上記した化合物P-1(1光子吸収色素)と、ポリベンジルメタクリレート(シグマアルドリッチ社製、Mw~70000)を質量比で22:78の割合でメチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度10質量%の塗布液を準備した。その後、塗布液を中間層(記録層支持層)の上にスピンコート法で厚み1μmとなるように塗布して記録層を形成した。
[比較例3]
 上記した化合物D-1を、固形分濃度が10質量%となるように、メチルエチルケトンに溶解させた塗布液を準備した。その後、塗布液を中間層(記録層支持層)の上にスピンコート法で厚み1μmとなるように塗布して記録層を形成した。
[比較例4]
 上記した化合物H(1光子吸収色素)と、ポリアセナフチレン(シグマアルドリッチ社製、Mw5000~10000)を質量比で4:96の割合でシクロヘキサンに溶解し、固形分濃度11質量%の塗布液を準備した。その後、塗布液を中間層(記録層支持層)の上にスピンコート法で厚み0.5μmとなるように塗布して記録層を形成した。
<特性評価>
(1)記録層の吸収率と吸収極大の評価
 上記した記録層の形成過程で調整した、記録層の材料を溶媒に溶解させた塗布液を、石英ガラス上にスピンコートで所定の厚みとなるように塗布し、記録層のみを形成したサンプルを、実施例1および比較例1~4についてそれぞれ準備した。ここで、記録層の厚みは、実施例1および比較例4が0.5μmであり、比較例1~3が1μmである。そして、分光光度計(株式会社島津製作所製UV3100-PC)によって各サンプルの波長250nm~800nmの範囲における吸光度を測定して吸収スペクトルを得た。その後、得られた吸収スペクトルから波長405nmにおける吸光度と吸収極大波長を読み取った。なお、ベースラインは、石英ガラスのみの測定値によって補正した。
 光吸収率は、得られた波長405nmにおける吸光度から光吸収率(%)を下記の式により算出した。
 光吸収率=(1-10-(吸光度))×100
 その結果、光吸収率は、実施例1および比較例1,2,4が8%であり、比較例3が0%であることを確認した。また、吸収極大波長は、実施例1が373nmであり、比較例1が347nmであり、比較例2が347nmであり、比較例3が303nmであり、比較例4が376nmであることを確認した。
(2)記録特性の評価
[記録再生評価装置]
 実施例1および比較例1~4の各光情報記録媒体への記録再生は通常のBD(Blu-ray(登録商標) Disk)ピックアップ光学系と同等のものを使用し、スピンドルモータや記録再生レーザ、受光素子などからなる評価システムの制御ユニットとして、パルステック工業株式会社製ODU-1000を使用した。レーザ光源として波長405nmの半導体レーザ、対物レンズとして開口数(NA)0.85の対物レンズを使用し、記録層からの反射光をモニタして再生信号を得た。反射光の一部は、フォーカス制御用の受光素子に導入し、対物レンズの位置を制御することでフォーカス制御を行った。
 上記の記録再生評価装置を用いて、下記の記録条件によって実施例1および比較例1~4の各光情報記録媒体に記録を行い、その後、下記の再生条件によって再生信号を得てCNR(Carrier to Noise ratio)を評価した。その結果を図5の表に示す。なお、図5において、PAcNはポリアセナフチレンを意味し、PBzMAはポリベンジルメタクリレートを意味し、PMMAはポリメチルメタクリレートを意味している。
 記録条件  線速        :2m/s
       記録光のピークパワー:30mW
       パルス発光時間   :30ns
       パルス発光周期   :1MHz
 再生条件  線速        :2m/s
       読出光のピークパワー:1mW
 図5に示すように、色素として1光子吸収色素を含む実施例1および比較例1,2,4は、記録感度および再生信号の強度がともに十分であることを示す、35dB以上のCNRが得られ、30mWとピークパワーの小さい記録光であっても情報を記録できること(記録特性が良好であること)が確認された。一方、色素として2光子吸収色素を含む比較例3は、CNRが0dBであり、30mWというピークパワーの記録光では情報の記録ができないこと(記録特性が良好ではないこと)が確認された。
 以上より、色素として1光子吸収色素を含む本発明の記録材料および光情報記録媒体(実施例1)は、ピークパワーの小さいレーザ光によっても記録が可能であることが確認された。
(3)長期安定性(界面反射強度の安定性)の評価
 実施例1および比較例1~4の各光情報記録媒体について記録層と中間層(粘着剤層)との界面からの反射光の強度を測定した後、各光情報記録媒体を80℃、85%RHの環境下で保管し、100時間後の記録層と中間層(粘着剤層)との界面からの反射光の強度を測定した。なお、反射光強度の測定には、多層膜厚測定器SI-TS10(株式会社キーエンス製)を用いた。結果を図5の表に示す。
 図5に示すように、高分子バインダーに色素が結合された材料を含む実施例1および比較例1,3は、100時間後の反射光強度が保管前の反射光強度に対して90%以上という高い値を示した。言い換えれば、実施例1および比較例1,3は、保管の前後において反射光強度の変化率が10%未満であり、反射光強度の変化が小さいこと(界面反射強度の安定性が良好であること)が確認された。このことは、高分子バインダーに色素が結合された化合物を含む光情報記録媒体が、高温多湿環境下で保管しても記録層中の色素が中間層へ拡散しにくいことを意味し、保存安定性が良好であることを意味する。
 一方、高分子バインダーに色素が分散された材料を含む比較例2,4は、100時間後の反射光強度が保管前の反射光強度に対して65%未満まで低下した。言い換えれば、比較例2,4は、保管の前後において反射光強度の変化率が35%以上であり、反射光強度の変化が大きいこと(界面反射強度の安定性が良好ではないこと)が確認された。このことは、高分子バインダーに色素が分散された材料を含む光情報記録媒体が、高温多湿環境下で保管した場合、記録層中の色素が中間層へ拡散しやすいことを意味し、界面反射強度の低下が大きいことで再生信号の劣化が大きいことを意味する。
 以上より、高分子化合物に色素が結合された化合物を含む本発明の記録材料および光情報記録媒体(実施例1)は、界面反射強度の安定性が高く、長期安定性に優れていることが確認された。
(4)長期安定性(記録マークの安定性)の評価
 情報を記録した実施例1および比較例1~4の各光情報記録媒体から中間層(粘着剤層)を剥離して記録層の表面を露出させ、露出した記録層の表面を下記の条件で原子間力顕微鏡(AFM)により測定した。このとき、各記録層の表面には、記録箇所に粘着剤層側に向けて突出する突起(記録マーク)が形成されていることが確認された。そして、各記録層の表面の記録マークの高さをAFMにより測定した。その後、各光情報記録媒体を80℃、85%RHの環境下で保管し、100時間後の各記録層の表面の記録マークの高さを保管前と同じ条件でAFMにより測定した。そして、保管前の記録マークの高さと保管後の記録マークの高さから、保管後の記録マークの高さの変化率を計算した。例えば、保管前の記録マークの高さが100nmであり、保管後の記録マークの高さが90nmまたは110nmであった場合、変化率は10%となる。結果を図5の表に示す。
[原子間力顕微鏡]
  装置  :ナノサーチ顕微鏡OLS-3500(オリンパス株式会社製)
  観察条件:ダイナミックモード、走査範囲5μm、走査速度1Hz
  プローブ:高アスペクト比プローブAR5-NCHR-20(ナノワールド社製)
 なお、比較例3の光情報記録媒体については、上記したとおりピークパワーの小さいレーザ光では情報の記録ができないため、パルスレーザ(波長405nm、繰り返し周波数76MHz、パルス幅2ps)を使用し、下記の記録条件によって情報を記録したものを用いた。
 記録条件  線速        :1.4m/s
       記録光のピークパワー:50W(平均Pw7.6mW)
       パルス発光時間   :100ns
       パルス発光周期   :4.7MHz
(5)ガラス転移温度の測定
 ガラス転移温度(Tg)の測定には、示差走査熱量計(DSC)Q100(ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いた。実施例1および比較例1~4の各記録層の材料の塗布液を、それぞれ、測定容器に滴下し、測定容器を200℃で1時間加熱して塗布液中の溶媒を除去することで測定サンプルを個別に準備した。そして、以下の方法および条件でDSC測定をそれぞれについて行った。
 DSC測定は、加熱(1回目)→冷却(1回目)→加熱(2回目)のサイクルで行い、1回目の冷却時と2回目の加熱時にそれぞれDSC曲線を取得した。そして、1回目の冷却時に取得したDSC曲線から求めたTgと、2回目の加熱時に取得したDSC曲線から求めたTgの平均値を記録層の材料のTgとした。なお、DSC曲線からTgを求める際には、DSC曲線の変曲点からTgを読み取った。結果を図5の表に示す。
 測定条件  測定範囲   : -30℃~230℃
       加熱・冷却速度: 10℃/min
 図5示すように、ガラス転移温度が200以上である実施例1および比較例4は、保管の前後において記録マークの高さの変化率が10%未満であり、記録マークの形状変化が小さいこと(記録マークの安定性が良好であること)が確認された。一方、比較例1~3は、保管の前後において記録マークの高さの変化率が30%以上であり、特に比較例1,2は、保管後に記録マークが完全に消失していた(変化率100%)。これにより、ガラス転移温度が200℃未満である比較例1~3は、記録マークの形状変化が大きいこと(記録マークの安定性が良好ではないこと)が確認された。
 以上より、ガラス転移温度が200℃よりも高い本発明の記録材料および当該記録材料を含む光情報記録媒体(実施例1)は、記録マークの形状の安定性が高く、長期安定性に優れていることが確認された。
<色素結合高分子化合物の例>
 上記化合物G(実施例1)は、図6に色素結合高分子化合物1として示すものであり、高分子バインダーが上記化学構造式のモノマー1-1から構成されるポリアセナフチレンであり、1光子吸収色素が1-アミノブタジエン誘導体(上記化学構造式のモノマー2-1)であって、その質量比(高分子バインダー:1光子吸収色素)が98:2となっている。また、色素結合高分子化合物1(化合物G)のガラス転移温度は、200℃よりも高い温度であった。
 図6には、色素結合高分子化合物1のほかに、本発明の色素結合高分子化合物の例である色素結合高分子化合物2~20を示した。
 色素結合高分子化合物2~4は、上記した色素結合高分子化合物1(化合物G)の合成において、高分子バインダーを構成するモノマー(アセナフチレン)と1光子吸収色素(1-アミノブタジエン誘導体)の質量比を適宜調整することで色素結合高分子化合物1と同様に合成することができる。上記と同様の方法で色素結合高分子化合物2~4のガラス転移温度を測定したところ、ガラス転移温度は、いずれも200℃よりも高い温度であった。
 また、色素結合高分子化合物5~20は、上記した色素結合高分子化合物1(化合物G)の合成における高分子バインダーを構成するモノマー(モノマー1-1)と1光子吸収色素(モノマー2-1)を必要に応じて、上記化学構造式のモノマー1-1~1-5から選ばれる1つとモノマー2-1~2-3から選ばれる1つに変更し、その質量比を適宜調整することで色素結合高分子化合物1と同様に合成することができる。上記と同様の方法で色素結合高分子化合物5~20のガラス転移温度を測定したところ、ガラス転移温度は、いずれも200℃よりも高い温度であった。

Claims (9)

  1.  高分子化合物に1光子吸収色素が結合されてなる色素結合高分子化合物を含み、ガラス転移温度が200℃よりも高いことを特徴とする記録材料。
  2.  前記高分子化合物の主鎖が、ポリアセナフチレン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリ(N-ビニルフタルイミド)、ポリインデン、ポリ(N-トリクロロフェニルマレイミド)から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の記録材料。
  3.  前記1光子吸収色素が、1-アミノブタジエン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、アクリドン誘導体から選ばれることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の記録材料。
  4.  前記色素結合高分子化合物が、波長300nm以上400nm以下の範囲に吸収極大を有し、かつ、波長450nm以上の可視光領域に吸収を有さないことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の記録材料。
  5.  記録層と、当該記録層に隣接する中間層とを備えた光情報記録媒体であって、
     前記記録層は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の記録材料を含むことを特徴とする光情報記録媒体。
  6.  前記記録層は複数設けられ、前記中間層は複数の前記記録層の間に設けられたことを特徴とする請求項5に記載の光情報記録媒体。
  7.  前記記録層は、当該記録層を挟む中間層との間で第1界面および第2界面を形成し、前記1光子吸収色素が記録光を吸収して発生する熱により変形して、前記第1界面および前記第2界面の少なくとも一方の界面に前記中間層に向かう凸形状が形成されることで情報が記録されることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の光情報記録媒体。
  8.  記録光の照射により、前記第1界面および前記第2界面のうち、一方の界面のみで前記凸形状が形成され、他方の界面においては前記凸形状が形成されず、
     前記凸形状が形成される界面を形成する中間層と前記記録層との屈折率の差は、前記凸形状が形成されない界面を形成する中間層と前記記録層との屈折率の差よりも大きいことを特徴とする請求項7に記載の光情報記録媒体。
  9.  前記凸形状が形成されない界面を形成する中間層と前記記録層との屈折率の差は、0.05以下であることを特徴とする請求項8に記載の光情報記録媒体。
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