專利名稱:可寫光學(xué)記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種包括一個基底的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),該基底承載了一個具有至少一個記錄層的記錄疊層。更具體而言,本發(fā)明涉及一種一次寫入光學(xué)記錄載體。
背景技術(shù):
我們已經(jīng)看到通過增加物鏡的數(shù)值孔徑和減小激光波長可以逐漸增加可寫光學(xué)記錄介質(zhì)的數(shù)據(jù)容量??倲?shù)據(jù)容量從650MB(CD,NA=0.45,λ=780納米)增大到4.7GB(DVD,NA=0.60,λ=650納米),直到最終的25GB(藍(lán)光光盤(BD),NA=0.85,λ=405納米)。因此,遍及所有的介質(zhì)只采用兩個不同的寫原理一次寫入CD-R和DVD+R情形下的染料記錄和可重寫CD-RW、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW和BD-RE情形下的相變記錄。
染料記錄型介質(zhì),特別地,一次寫入型光盤典型地由具有記錄層材料施加在其第一表面上的聚碳酸酯基底組成。該記錄層材料是由光致變色化合物——這里稱作染料——和(共軛)聚合物組分組成的組合物。該組合物被最優(yōu)化,更具體而言,根據(jù)施加的激光頻率以及在記錄介質(zhì)的寫入部分和未寫入部分之間的反射讀取光束的光學(xué)對比度來選擇染料,以便滿足諸如熱穩(wěn)定性、耐久性、寫入靈敏度等條件。已知的染料是花青、酞菁染料和金屬化偶氮化合物。
進(jìn)入光學(xué)記錄載體的寫激光束聚焦在上述記錄層上并且被記錄層材料部分地吸收。從而,該記錄層材料被加熱和分解,即它持久而不可逆地改變了它的結(jié)構(gòu)。更確切地講,當(dāng)加熱時上述的組合物中的電子相互作用和/或染料與共軛聚合物之間的原子空間排列發(fā)生變化,并且,染料分子間相互作用的改變致使染料分子的聚合狀態(tài)發(fā)生改變。可以觀察到這些改變表現(xiàn)為光的吸收和/或記錄層的反射行為的改變。同樣,可能發(fā)生記錄疊層的某些機械變形。
撞擊到以上述方式寫入的標(biāo)記上的讀取光束將被發(fā)生分解的區(qū)域部分地散射。因此,在上述反射金屬層反射的光的強度取決于讀取光束是否撞擊到標(biāo)記或幾乎不受干擾地通過該記錄層(未寫入?yún)^(qū)域)。
對于更高數(shù)據(jù)容量的逐漸增長的需求和對于更低成本的一般需求已經(jīng)激發(fā)制造者去尋求新的記錄材料。例如在US 5,648,135中提出,用于780納米和830納米的波長范圍的可記錄光盤的一個記錄層包括一種共軛聚合物和一種染料,其中該染料選自酞菁染料、tetrapyradinoporphyradine染料、萘二甲藍(lán)染料(naphthalocyanine)和鎳二硫酚(nickel dithiol)配合物。
類似地,在US 5,443,940中提出的光學(xué)記錄介質(zhì)包括光致變色化合物和聚合物組分。
WO 97/08692解決了一些染料不具有足夠高的二色性(平行于染料分子取向偏振的光的吸收被垂直于染料分子取向偏振的光的吸收整除)和其它染料被發(fā)現(xiàn)在預(yù)期的波長范圍內(nèi)不被吸收的問題。在尋找能夠提供高二色性和與液晶材料的取向?qū)?zhǔn)的能力的合適染料上付出了很大努力。
盡管已經(jīng)引入藍(lán)光盤作為基于相變寫原理的可重寫光數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),制造者目前仍在記錄材料的開發(fā)上進(jìn)行探索,更特別的是能夠在405納米BD波長下使用的染料。同樣,表現(xiàn)出優(yōu)越的記錄特性(特別是在高速記錄條件下)的記錄材料、染料或有機物質(zhì)的可用性是用于未來幾代光盤的首選項。此外,考慮將無機記錄層作為一次寫入應(yīng)用的候選項。然而,此種材料的生產(chǎn)通常非常費事。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的一個目的是提供一種采用一種具有競爭力的記錄材料的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),該記錄材料能夠容易地生產(chǎn)和應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,這個目的由首段中描述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)實現(xiàn),其特征在于上述記錄層由PEDOT和/或PEDOT衍生物制造。
應(yīng)該注意術(shù)語“PEDOT”將連續(xù)地使用為既表示PEDOT聚合物、又表示PEDOT衍生物。參看Groenendaal,L.,Jonas,F(xiàn).,F(xiàn)reitag,D.,Pielartzik,H.,Reynolds,J.R.,在《先進(jìn)材料(Adv.Mater.)》2000年第12期第481頁發(fā)表的“聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)和它的衍生物過去、現(xiàn)在和將來(poly(3,4-ethylenedioxy-thiophene)and itsderivativespast,present,and future)”一文,其中已經(jīng)描述了幾個聚合工藝,以得到以穩(wěn)定的摻雜形式存在的PEDOT(也稱作PEDT)和PEDOT衍生物。例如,Bayer目前銷售一種BaytronP級,其基于氧化聚合工藝得到PEDOT/聚苯乙烯磺酸混合物,該混合物可以加工成在水中的分散物質(zhì)。盡管PEDOT(還可以參看EP-A 339 400和WO 01/90212)是公知的,但是到目前為止它作為光學(xué)記錄層材料的可用性還沒有被認(rèn)識到。
PEDOT表現(xiàn)出以下特性好的耐水解性,好的光、熱和電化學(xué)穩(wěn)定性。300℃到400℃的PEDOT的高分解溫度比典型的記錄染料的分解溫度還高約50℃到100℃。因此,預(yù)期PEDOT在存檔和保存壽命方面比其它已知的(有機)記錄層材料具有更高的穩(wěn)定性。
由于它的這些特性,PEDOT很容易進(jìn)行加工處理。該聚合物能夠分散在水中。因此PEDOT的涂覆可以采用傳統(tǒng)的涂覆方法,諸如刷涂、印刷、噴墨打印、膠印、噴涂、滾涂,以及優(yōu)選地旋涂。旋涂在大多數(shù)種類的基底(包括玻璃、硅、鉻和金)上都是可行的。并且,事實上所有的塑料都能夠用PEDOT涂覆,包括聚碳酸酯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺和聚丙烯。
所有目前應(yīng)用于CD-R、CD-RW、DVD+R、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW和建議用于BD的已知記錄方法和一次寫入記錄材料都使用一種附加的染料,以改善記錄層的吸收,然而,PEDOT本身的吸收就優(yōu)選被采納為用于作為藍(lán)光盤技術(shù)采用的短波長。因此,可以考慮PEDOT作為當(dāng)前包含染料的記錄材料的優(yōu)異而廉價的替代品。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的第一方面的進(jìn)一步發(fā)展的第二方面,記錄疊層進(jìn)一步包括設(shè)置在記錄層相對側(cè)、與記錄層相鄰的第一和第二反射層。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的第二方面的進(jìn)一步發(fā)展的第三方面,第一和第二反射層包括銀。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的第一到第三方面之一的進(jìn)一步發(fā)展的第四方面,記錄疊層進(jìn)一步包括設(shè)置在記錄層相對側(cè)、與記錄層相鄰的第一和第二介電層。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的第四方面的進(jìn)一步發(fā)展的第五方面,第一和第二介電層包括硫化鋅-二氧化硅(ZnS-SiO2)。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的第五方面的進(jìn)一步發(fā)展的第六方面,記錄介質(zhì)包括根據(jù)本發(fā)明的第三方面在所述基底上形成的記錄疊層作為第二記錄疊層,在與基底相對的所述第一記錄疊層上形成的分隔層,根據(jù)本發(fā)明的第五方面在所述間隔層上形成的記錄層作為第一記錄疊層,和在與分隔層相對的所述第一記錄疊層上形成的覆蓋層。
根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明的第一到第六方面之一的進(jìn)一步發(fā)展的第七方面,該記錄介質(zhì)滿足了藍(lán)光盤的要求。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面,上述目的通過在可寫光學(xué)記錄介質(zhì)上使用PEDOT和/或PEDOT衍生物作為記錄層材料而進(jìn)一步實現(xiàn)。
通過下面結(jié)合附圖的優(yōu)選實施例的描述,本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和優(yōu)點將變得清楚,其中圖1闡釋了PEDOT的化學(xué)結(jié)構(gòu);圖2闡釋了BaytronP PEDOT/PSS混合物的化學(xué)結(jié)構(gòu);圖3表示測量的平行和垂直PEDOT薄膜表面的折射率;圖4表示橢圓光度法測量PEDOT薄膜的折射率(n)和吸收系數(shù)(k);圖5闡釋了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)的橫截面圖;圖6表示根據(jù)圖5的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)中的第一銀層的厚度與光學(xué)性能之間的函數(shù)關(guān)系;圖7闡釋了根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)的橫截面圖;圖8表示根據(jù)圖7的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)中的第一銀層的厚度與光學(xué)性能之間的函數(shù)關(guān)系;圖9闡釋了根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例的雙層可寫光學(xué)記錄介質(zhì)的橫截面圖;圖10表示根據(jù)圖9的雙層可寫光學(xué)記錄介質(zhì)的光學(xué)性能。
具體實施例方式
如圖1所示的PEDOT(聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))的化學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)由Petterson等人在1999年公布。如圖1所示,PEDOT是基于由二醚橋接的雜環(huán)噻吩環(huán)的導(dǎo)電聚合物。這就意味著,它具有與例如聚噻吩相同的共軛骨架。然而,如同上面先前提到的,根據(jù)本發(fā)明,這里的術(shù)語PEDOT并不理解為表示如圖1所示基礎(chǔ)聚合物。PEDOT更適合于理解為既包括聚合物又包括它的衍生物。在圖2中給出了PEDOT衍生物的一個例子,即BaytronP PEDOT/PSS混合物。
具有光軸與樣本法線平行、沉積在玻璃上的PEDOT薄膜的光學(xué)特性與入射光束的波長的相關(guān)性已經(jīng)由Petterson等人進(jìn)行測量(1999年)。在圖2中示出了平行于PEDOT薄膜(上面的實線)的樣本表面的尋常折射率(N0或者n//)和垂直于該薄膜的樣本表面、但與光軸(上面的虛線)對齊的非常折射率(NC或者n⊥)的測量值。并且,在此圖中示出了平行于PEDOT薄膜的樣本表面(下面的實線)的吸收系數(shù)(k//)和垂直于該樣品表面(下面的虛線)的吸收系數(shù)(k⊥)。從測量數(shù)據(jù)可以看到,PEDOT的折射率和吸收系數(shù)是各向異性的。
此外,我們已經(jīng)測量到旋涂在玻璃基底上的130納米厚的PEDOT層(根據(jù)如圖1所示的分子式)的折射率n和吸收系數(shù)k。在角度為50度到90度之間時使用偏振光橢圓率測量儀測量光學(xué)性能n和k。結(jié)果在圖4中給出。這里給出了三個不同的樣本(初始#1到#3)的三組(n,k)值??梢詫⒁褱y量的n和k表示為有效參數(shù),因為沒有考慮各向異性。盡管如此,與圖3相比較,這些值與由Petterson等人(1999年)測量的尋常折射率(N0或者n//)也非常符合。
我們已經(jīng)進(jìn)一步測量到分解后的PEDOT層的光學(xué)性能。分解通過加熱樣本直到400℃來實現(xiàn)。在405納米波長處,在初始狀態(tài)(n(初始)=1.45)和分解狀態(tài)(n(分解的)=1.65)之間可以觀察到折射率可檢測的差異。測量結(jié)果顯示一旦分解(k=-0.1),吸收系數(shù)幾乎不改變。因此,PEDOT在一次寫入BD-R盤中可以用作記錄介質(zhì)。測量進(jìn)一步表明PEDOT也可以在其它記錄波長,諸如在CD光學(xué)設(shè)備中使用的780納米波長和在DVD光學(xué)設(shè)備中使用的650納米波長下使用。
從圖5可以看到,根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)500包括一個記錄疊層510。該記錄疊層510自上而下——相對由箭頭502表示的入射光束的方向——包括第一銀反射層或反射鏡層514(也稱作M1),根據(jù)具有如圖1所示分子式的有機PEDOT制造的記錄層516(也稱作0),其厚度為60納米,以及與第一反射層514相對的上述記錄層516相鄰的第二反射層或反射鏡層518(也稱作M2),在本實施例中M2約為20納米厚。反射鏡層514、518在本實施例中由銀制造,但也可以包括其它金屬或者金屬合金,例如優(yōu)選為鋁、鋁與一定量的百分比的鈦的混合物,或者金。該記錄層可以進(jìn)一步包括任意的PEDOT衍生物。在記錄疊層510之下的記錄介質(zhì)500的底層是優(yōu)選由聚碳酸酯制造的基底520。上述層的排列,即第一反射層514、記錄層516、第二反射層518以相反的順序?qū)訅涸诨?20上。覆蓋層512,這里也稱作C層,壓在記錄疊層的頂部以用于保護(hù)。這個覆蓋層例如可以由Sylgard 184或者聚碳酸酯制造,并且在BD盤的情況下這個層可以是約100微米厚。該記錄載體也可以是空氣入射型的。根據(jù)圖5的實施例表示一種一次寫入記錄疊層。
由箭頭502表示的405納米藍(lán)光激光束由寫入單元產(chǎn)生,該寫入單元被放置在相對記錄載體的預(yù)定位置。該激光束從M1層514一側(cè)進(jìn)入記錄疊層并且由上述寫入單元聚焦在記錄疊層510上,更精確地講是聚焦在記錄層516上。如果存在覆蓋層512,那么光束穿過該覆蓋層聚焦。然后,由電磁輻射傳輸?shù)哪芰勘徊糠值匚者M(jìn)記錄疊層510中,更具體而言是吸收進(jìn)記錄層516的PEDOT材料中。該光束的被吸收的部分產(chǎn)生足夠的熱量,用于以上述方式局部地改變PEDOT材料的光學(xué)性能(分解)。
圖6闡釋了這些光學(xué)性能,更精確地是闡述初始和分解后的PEDOT疊層的反射和相應(yīng)的如結(jié)合圖5所述的覆蓋層M1-O-M2-基底-疊層中的第一銀層M1厚度與對比度之間的函數(shù)關(guān)系。初始狀態(tài)的反射由短劃線表示,分解狀態(tài)的反射由虛線表示,而相應(yīng)的對比度(其可以表示歸一化的反射差對比度=(R(初始)-R(分解的))/R(初始))由實線表示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)12納米厚度的M1層將產(chǎn)生最好的光學(xué)性能一個高反射差、一個10%的初始反射和一個95%的對比度。
根據(jù)如圖7所示的本發(fā)明的另一個實施例,一個可寫光學(xué)記錄介質(zhì)700包括一個記錄疊層710,其中有機PEDOT記錄層716(也稱作0)夾入兩個介電層714、718之間。上介電層714(相對由箭頭702表示的入射光束的方向),這里也稱作I1或第一介電層,下介電層718也稱作I2或第二介電層。PEDOT記錄材料包含如圖1所示分子式的化學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實施例,PEDOT記錄材料具有100納米的厚度。它也可以包括任何PEDOT衍生物,諸如圖2所示的那些化合物。根據(jù)本實施例,下介電層718為43納米厚。兩個介電層714、718都由ZnS-SiO2制造,例如(ZnS)80(SiO2)20。該記錄I1-O-I2疊層710在雙層光學(xué)記錄盤中可以用作半透明疊層。因此,記錄介質(zhì)700的底層720可以是雙層記錄層光盤(參見圖9)中的深(相對入射光束702)記錄疊層之上的分隔層,或者優(yōu)選地是例如由聚碳酸酯制造的(啞)基底。上述層的排列,即第一介電層714、記錄層716、第二介電層718以相反的順序?qū)訅涸诘讓?20上。典型地由Sylgard 184或聚碳酸酯制造的覆蓋層712(這里也稱作C)層壓在記錄疊層的頂部以用于保護(hù)。也可以使用其它(半)透明材料,例如Si3N4、SiC、Al2O3等作為所要求的基于PEDOT或/和PEDOT衍生物記錄層的記錄疊層中的介電層。
此外,由箭頭702表示的由寫入單元產(chǎn)生的405納米藍(lán)光激光束從I1層714側(cè)進(jìn)入該疊層,并且由上述寫入單元聚焦在記錄疊層710上,更精確地講,聚焦在記錄層716上。然后,能量部分地被吸收進(jìn)記錄疊層710中,更具體而言,在足夠高的激光功率下被吸收進(jìn)記錄層716的PEDOT材料中和/或介電ZnS-SiO2層I1714和I2718中,從而導(dǎo)致在PEDOT材料中溫度的升高,該溫度超過了PEDOT材料的分解溫度。以此種方法,標(biāo)記被寫進(jìn)記錄層材料中。
圖8表示了根據(jù)圖7的覆蓋層-I1-O-I2-間隔層疊層的光學(xué)性能,與第一ZnS-SiO2介電層I1714的厚度之間的函數(shù)關(guān)系。(我們)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該疊層的光學(xué)性能初始反射(虛線)、對比度(實線)和有效透光率(短劃線;因此有效透光率=3/4初始狀態(tài)的透射和1/4分解狀態(tài)的透射)在66納米的I1層厚度時是最好的。此時,初始反射是入射光的大約10%,對比度是89%,并且記錄之后有效透光率為57%,使得這個疊層適合用于雙層(或者甚至多層)記錄。因此,根據(jù)圖7的實施例表示一種一次寫入記錄疊層,并且在雙層盤中可以用作半透明頂部疊層(相對入射光束),也稱作L0疊層。
圖9示出了這樣一種雙層排列。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例,可寫光學(xué)記錄載體900包括一個沉積在基底928上的下L1記錄疊層911(相對由箭頭902所示的入射光束的方向)。在L1疊層的頂部,第一半透明記錄疊層L0910可以與間隔層920一起沉積,從而間隔層920位于兩個疊層910和911之間。因此,如結(jié)合圖7所述的I1-O-I2記錄層被提議作為第一記錄疊層L0。如上面所概述的,這個疊層具有57%的有效透光率。覆蓋層912可以被布置在該雙層排列的頂部。夾在兩個銀反射層中間的PEDOT層被提議作為第二記錄疊層L1。隨之可寫光盤的排列就成為(由底到頂)基底928-M2926-O 924-M1922-間隔層 920-I2918-O 916-I1914-覆蓋層912。該I1層是66納米厚,在上記錄疊層L0中的PEDOT層是100納米厚,而該I2層是43納米厚。在下M1-O-M2疊層中的PEDOT層的厚度是60納米,深銀層M2為100納米厚。
圖10表示在根據(jù)圖9的可寫光學(xué)記錄載體中的下記錄疊層L1的光學(xué)性能。更具體而言,表示出了初始狀態(tài)的反射(短劃線)和有效反射(虛線;已經(jīng)兩次穿過第一記錄疊層之后)以及相應(yīng)的對比度(實線)與第一銀層M1的厚度之間的函數(shù)關(guān)系??梢钥吹?2納米的厚度得到了10.5%的有效反射和83%的對比度。
應(yīng)該注意本發(fā)明并不限于上面的優(yōu)選實施例。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說以下將是明顯的在不偏離所公開的新穎性概念的精神和范圍的前提下,可以實現(xiàn)本發(fā)明的許多變化和修改。更具體而言,PEDOT記錄層的應(yīng)用既不限于藍(lán)光盤技術(shù)也不限于一次寫入的應(yīng)用。除了上面討論的這些之外,層的幾種排列也是可行的,例如C-I1-O-I2-M-S。具有不同記錄層的組合的雙層排列也是可行的,因此例如僅僅一個記錄層由PEDOT或PEDOT衍生物制造而其它層可以包含記錄染料或相變材料。此外,具有多于兩個記錄層的多層排列是可行的,因此這些記錄層的至少一個由PEDOT或者PEDOT衍生物制造。介電層材料可以由不同于上面的實施例的材料組成。此外反射層可以由不同的金屬或者金屬合金制造。覆蓋層和基底材料并不局限于上面提到的材料。所有的提到的層的厚度可以在根據(jù)上述實施例給出的范圍中不同地選取。
應(yīng)該進(jìn)一步注意到,根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)也能夠被應(yīng)用于多級記錄,因此通過施加多個反射級將在同一記錄載體中存儲增加的多個數(shù)據(jù)位,即多于從上述的傳統(tǒng)光盤中獲知的兩個反射級。這些不同的反射級能夠通過例如由更高的激光功率產(chǎn)生的凹坑寬度或凹坑深度調(diào)制獲得。
權(quán)利要求
1.一種包括承載記錄疊層的基底(520,720,920)的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),該記錄疊層(510,710,910,911)包括記錄層(516,716,916,926),其特征在于所述記錄層由PEDOT和/或PEDOT衍生物制造。
2.如權(quán)利要求1所述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),其特征在于記錄疊層進(jìn)一步包括與記錄層相鄰、且在記錄層的相對側(cè)排列的第一(514,922)和第二反射層(518,928)。
3.如權(quán)利要求2所述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),其特征在于第一和第二反射層包含銀。
4.如權(quán)利要求1所述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),其特征在于記錄疊層進(jìn)一步包括與記錄層相鄰、且在記錄層的相對側(cè)排列的第一(714,914)和第二(718,918)介電層。
5.如權(quán)利要求4所述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),其特征在于第一和第二介電層包含ZnS-SiO2。
6.如權(quán)利要求3和5所述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì)(900),該記錄介質(zhì)包括如權(quán)利要求3所述的記錄疊層,其形成在所述基底上作為第二記錄疊層,在與基底相對的所述第一記錄疊層上形成的間隔層,如權(quán)利要求5所述的記錄層,其形成在所述間隔層上作為第一記錄疊層,以及在與間隔層相對的所述第一記錄疊層上形成的覆蓋層。
7.如權(quán)利要求1所述的可寫光學(xué)記錄介質(zhì),其特征在于它滿足藍(lán)光光盤的要求。
8.使用PEDOT和/或PEDOT衍生物作為可寫光學(xué)記錄介質(zhì)中的記錄層材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可寫光學(xué)記錄介質(zhì)(500),且更具體而言涉及包括一個承載記錄疊層(510)的基底(520)的一次寫入光學(xué)記錄載體,該記錄疊層(510)包括由PEDOT和/或PEDOT的衍生物制造的記錄層(516)。
文檔編號G11B7/245GK1762011SQ200480007231
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月19日
發(fā)明者E·R·梅恩德斯, A·米吉里特斯基 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司