專利名稱：圓盤(pán)形高密度記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓盤(pán)形高密度記錄介質(zhì)，其具有特殊的結(jié)構(gòu)用于記錄各種信息信號(hào)， 例如適宜于近場(chǎng)光學(xué)拾波器頭(Near Field Optical Pick up Heads)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
用于記錄和再現(xiàn)信息信號(hào)，例如用于音頻或視頻的信息信號(hào)的記錄介質(zhì)中，有已知的圓盤(pán)形光學(xué)記錄介質(zhì)和圓盤(pán)形磁性記錄介質(zhì)。這些記錄介質(zhì)中，有光盤(pán)，信息信號(hào)在其上例如借助于凹點(diǎn)和凹槽以微凹凸 (micro-irregularities)的形式寫(xiě)入，相變光盤(pán)、磁-光盤(pán)，利用記錄膠片的光磁效應(yīng)，和用于磁性寫(xiě)入信號(hào)的硬盤(pán)。為了在光學(xué)記錄介質(zhì)上形成記錄層，具有與信息信號(hào)，例如數(shù)據(jù)信息或跟蹤伺服信號(hào)相關(guān)的微凹凸，例如位相凹點(diǎn)或預(yù)凹槽的這些記錄介質(zhì)中，通常使用塑料材料基材的注塑。特別地，使用注塑設(shè)備、金屬模具和模壓機(jī)形成圓盤(pán)形基材，此時(shí)由模壓機(jī)轉(zhuǎn)錄信息信號(hào)。為對(duì)這種光盤(pán)進(jìn)行信息讀取和記錄，通常通過(guò)給定數(shù)值口徑NA的簡(jiǎn)單物鏡使波長(zhǎng)λ的激光束經(jīng)由厚度d>> λ的光傳輸層和在物鏡和光傳輸層表面之間的工作距離WD >> λ下聚焦到記錄層上。聚焦的激光束的光斑直徑D在此以D= λ/NA的形式給出。市售光盤(pán)，例如壓縮光盤(pán)(CD，λ =780 nm,NA=0. 45, d=l. 2 mm)，數(shù)字通用光盤(pán)(DVD，λ =650 nm， NA=O. 60，d=0. 6 mm)，高清晰度數(shù)字多用途光盤(pán)(HD-DVD，λ =405 nm, NA=O. 65，d=0. 6 mm) 或藍(lán)光光盤(pán)(BD，λ =405nm, NA=O. 85, d=0. lmm)使用這一遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)原理。通過(guò)降低λ和提高ΝΑ，光斑直徑D可以降低，因此數(shù)據(jù)密度可以提高。但是在這種遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)(d和WD > > λ)中，物鏡的NA被限制在< 1. 0的值。 為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)密度，NA必須變得大于1.0，這可以通過(guò)近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)(NFR)實(shí)現(xiàn)。NFR 的一種實(shí)施方法可以利用所謂的固體浸沒(méi)透鏡(SIL) (S. Μ. Mansfield, W. R. Studenmund, G. S. Kino,禾口K. Osato,“High-numerical-aperture lens system for an optical storage head (用于光學(xué)存貯器頭的高數(shù)值口徑透鏡系統(tǒng))”，Opt. Lett. 18，305頁(yè)以下(1993))。 例如在由NA < 1. 0的遠(yuǎn)場(chǎng)透鏡和由具有折射指數(shù)的材料制成的半球形透鏡組成的透鏡系統(tǒng)中，有效數(shù)值孔徑NAeff由NA · nSIL給出，如果nSIL足夠大，其將超過(guò)1.0。另一種實(shí)施方法可以借助于直SDap << λ的小孔，其可以通過(guò)具有非常窄的末端孔口的光纖實(shí)現(xiàn) (H. Bruckl, Physik in unserer Zeit, 28, Jahrgang 1997 Nr. 2, p67 以下)或由光學(xué)非線性響應(yīng)薄掩模層(所謂的超級(jí)分辨率增強(qiáng)近場(chǎng)結(jié)構(gòu)(Super Resolution Enhanced Near Field Structure),參見(jiàn)J. Tominaga 等人，Advanced Physics Letters, Vol 73 (15) 1998)實(shí)現(xiàn)。NFR在透鏡系統(tǒng)或孔口表面和光盤(pán)或記錄層表面之間的WD << λ下使用電磁場(chǎng)。 例如在 K. Saito 等人，Technical Digest ISOM 2001，ρ 244 以下中，表明在 WD << 405 nm 的工作距離下，可以將SIL的衰逝波的足夠的光偶合進(jìn)光盤(pán)中，使得SIL的NArff可以升高超過(guò)1. 0的遠(yuǎn)場(chǎng)限制。同樣表明WD的精確性必須控制到幾nm的水平，以便獲得穩(wěn)定的再現(xiàn)信號(hào)。這一點(diǎn)可以理解為衰逝波的強(qiáng)度隨著與透鏡表面的距離按指數(shù)衰減。為確定這種控制機(jī)理，T. Ishimoto 等人，Technical Digest ISOM/ODS 2002, WC3, ρ 287 以下建議和介紹了活性反饋伺服回路。這一伺服回路還能夠抵消由旋轉(zhuǎn)光盤(pán)的模態(tài)振蕩形成的WD的波動(dòng)(J. I. Lee等人，Technical Digest ODS 2006 MC4，p 43以下)。但是由于伺服回路的帶寬限制，這種補(bǔ)償僅在較低的光盤(pán)轉(zhuǎn)速下和對(duì)于低頻模態(tài)振蕩工作良好。因此由于例如具有120 mm直徑的1.1 mm厚整體聚碳酸酯光盤(pán)的高頻模態(tài)振蕩幅度，數(shù)據(jù)傳輸速率方面存在限制。其中公開(kāi)的基材不滿足本發(fā)明基材的要求。為了改善同樣在高光盤(pán)轉(zhuǎn)速下的間隙伺服控制操作，必須特別改進(jìn)光盤(pán)的高頻模態(tài)振蕩性能。模態(tài)振蕩由其模態(tài)頻率fn表征，所述模態(tài)頻率fn與光盤(pán)的幾何結(jié)構(gòu)和楊氏模量萬(wàn)與質(zhì)量密度々的比率有關(guān)，與依/V)5成正比(也參見(jiàn)公式1)。質(zhì)量因子。(參見(jiàn)公式 2)借助于爐3/切1^，與切115有關(guān)。就這點(diǎn)而論^可以用作阻抑，例如tan δ的量度。低 Q意味著高阻抑，因?yàn)閠an δ高。通常，萬(wàn)與C對(duì)頻率/顯示明顯依賴性。US 6，908，655 Β2關(guān)注調(diào)節(jié)在120 mm直徑、通常1. 1 mm厚的整體聚碳酸酯光盤(pán)上發(fā)生的約140 Hz的低頻(第一)模態(tài)振蕩，以及還涉及遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)拾波器頭。US 6908655 B2公開(kāi)利用標(biāo)準(zhǔn)1 K注塑，并非可以同時(shí)平衡或優(yōu)化所有關(guān)鍵參數(shù)，例如勁度、阻抑、平面性和特別是光盤(pán)的凹點(diǎn)/凹槽結(jié)構(gòu)的可錄制性。因此建議一種復(fù)雜的夾層結(jié)構(gòu)，具有現(xiàn)有技術(shù)光盤(pán)級(jí)聚碳酸酯的表層。因此理想的是制造由簡(jiǎn)單的1 K注射模塑基材組成的光盤(pán)，其具有增強(qiáng)的勁度或增強(qiáng)的阻抑或兩者，并且顯示凹點(diǎn)/凹槽結(jié)構(gòu)的高可錄制性。WO 00/48172關(guān)注于光盤(pán)的第一模態(tài)頻率(< 300 Hz)性能，據(jù)說(shuō)第一模態(tài)頻率應(yīng)優(yōu)選設(shè)置在光盤(pán)的旋轉(zhuǎn)工作范圍外。就高頻模態(tài)振蕩(>=2000 Hz)性能而論，沒(méi)有公開(kāi)解決方案。本申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)部分中給出的對(duì)比例3基于WO 00/48172的實(shí)施例2，表明就阻抑而論滿足低頻要求的解決方案不滿足本發(fā)明的高頻要求。WO 2003/005354A1描述特殊的共聚碳酸酯，獲得改善的光盤(pán)阻抑。就聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)而論，該實(shí)施方案不同于本發(fā)明，或者就阻抑而論該實(shí)施方案描述低(第一)模態(tài)頻率要求，但是沒(méi)有描述本發(fā)明的高頻要求。在低頻(1 Hz-16 Hz)下獲得改善的阻抑，但是不足以達(dá)到本發(fā)明的高頻模態(tài)振蕩要求的其它解決方案在 US 6, 391, 418 Bi、EP 1 158 024 Al 和 US 2004/0265605 Al 中公開(kāi)。US 6，391，418 Bl描述信息記錄介質(zhì)的基材，由包括粘均分子量為10，000至40，000并基于聯(lián)苯、三苯化合物或其混合物的聚碳酸酯的聚碳酸酯組合物制成。EPl 158 024 Al描述一種振動(dòng)-阻抑熱塑性樹(shù)脂組合物，包括a) 50至90 wt%的損耗tan δ為0. 01至0. 04 和載荷撓曲溫度不低于120°C的無(wú)定形熱塑性樹(shù)脂和b) 50至10 wt%的甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，其中由其模塑的制品具有某些物理性能。US 2004/0265605 Al描述一種振動(dòng)阻尼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，包括基材、包括至少一種聚酰亞胺的物理部分和基材上的至少一個(gè)數(shù)據(jù)層。其與第一模態(tài)(低頻)振蕩有關(guān)。NFR的另一個(gè)重要特征是經(jīng)由WD << λ將來(lái)自漸逝場(chǎng)的光偶合進(jìn)入記錄介質(zhì)表面，以充分利用SIL的NAeff用于降低D至X/NAeff的能力。為此，記錄介質(zhì)最上面的光傳輸層的折射率實(shí)部η必須大于NArff?？梢杂筛哒凵渎蕦?HRI涂層)獲得這樣一個(gè)層，根據(jù)本發(fā)明，所述高折射率層可以形成記錄介質(zhì)的最上層并允許將漸逝場(chǎng)中的光偶合進(jìn)入記錄介質(zhì)中。HRI涂層也可以用作兩個(gè)或多個(gè)再現(xiàn)層或記錄層之間的間隔層。為使存儲(chǔ)密度提高至少二倍，與最相關(guān)的遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)(NA< 1.0)相比，NAeff應(yīng)至少> 1.41，因此HRI層的折射率的實(shí)部η應(yīng)至少> 1.41。關(guān)注于遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)器件的現(xiàn)有技術(shù)不必考慮這一點(diǎn)。US 6，875，489 Β2或EP 1,518,880 Al關(guān)注于厚度d > 3 μ m的光傳輸層，因?yàn)檫@些實(shí)施方案與遠(yuǎn)場(chǎng)光盤(pán)，例如BD有關(guān)。就象NFR，有效NAeff大于1.0，關(guān)鍵的是將光傳輸層厚d限制到較小值(例如< =3 μ m)，因?yàn)槠涓子谘a(bǔ)償例如像差(Zijp等人，Proc. of SPIE，5380 卷，p209 以下)。除了 HRI層的上述光學(xué)性能之外和由于NFR光學(xué)拾波器頭的非常小的WD，這種 HRI層也將作為保存在記錄介質(zhì)中的信息的保護(hù)層和在偶然磁頭碰撞的情況下，作為光學(xué)拾波器頭的保護(hù)層。因此當(dāng)WD只有幾十nm時(shí)，HRI層應(yīng)具有高抗劃性和低表面粗糙度Ra。 HRI層的折射率的吸收或虛部k也應(yīng)較低，以使來(lái)自由可由HRI層組成的間隔層分隔的多個(gè)疊層記錄層的反射能夠足夠高以及獲得高讀取穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)同樣不必考慮這種光盤(pán)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性能概況。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種用于間隙伺服控制的NFR光盤(pán)的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中在基材上形成至少一個(gè)記錄層和一個(gè)光傳輸層，并且其中光從光傳輸層側(cè)照射用于記錄和/或再現(xiàn)信息信號(hào)，并且所述基材在2000 Hz的高頻下滿足楊氏模量和阻抑⑴因子)的特殊要求。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如上所述的光學(xué)記錄介質(zhì)，其包括至少一個(gè)記錄層和一個(gè)光傳輸層，具有折射指數(shù)、抗劃性和表面粗糙度的特殊要求。記錄層和光傳輸層在基材上順序地形成，并且其中光從光傳輸層側(cè)照射用于記錄和/或再現(xiàn)信息信號(hào)，其中所述基材可以由注塑部件組成，并且所述基材具有根據(jù)ASTM E 756-05，在25°C、2000 Hz下測(cè)定的至少2. 15 GPa的楊氏模量E和低于160的Q因子，以及凹點(diǎn)/凹槽結(jié)構(gòu)的可錄制性 > 85%。發(fā)明概述
在間隙伺服控制的近場(chǎng)記錄和近場(chǎng)讀取中，透鏡和光盤(pán)表面的工作距離WD必須降低到遠(yuǎn)低于激光的波長(zhǎng)λ，以及必須控制在嚴(yán)格限度內(nèi)。因此對(duì)于光盤(pán)的高頻模態(tài)振蕩性能以及對(duì)于光傳輸層的厚度、光學(xué)和機(jī)械性能存在嚴(yán)格要求。本發(fā)明顯示一種特殊的光盤(pán)構(gòu)造的選擇，其利用合適的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，從而解決上述問(wèn)題。因此本發(fā)明涉及一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其中在基材上順序地形成至少一個(gè)記錄層和一個(gè)光傳輸層，和其中光從光傳輸層側(cè)發(fā)射用于記錄和/或再現(xiàn)信息信號(hào)，所述基材包括注塑部件和所述基材具有根據(jù)ASTM E 756-05在25°C、2000 Hz下測(cè)量的至少2. 15 GI3a的楊氏模量E和低于160的Q因子，和> 85%的可錄制性。優(yōu)選本發(fā)明為根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，特征在于基材在> Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)"30 0C的模具溫度，優(yōu)選在> Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)-20 0C的模具溫度下模塑。本發(fā)明還涉及一種制備作為根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)基礎(chǔ)的基材的方法， 其中基材在> Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)_30°C的模具溫度下相對(duì)于包括凹點(diǎn)和/或凹槽的壓模進(jìn)行模塑，通過(guò)所述方法，所述凹點(diǎn)和/或凹槽被復(fù)制到基材中，可錄制性> 85%。優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明改變高頻下光盤(pán)的模態(tài)振蕩的方法是提高其楊氏模量E (勁度)，其使模態(tài)振蕩向更高頻率偏移，由此降低給定阻抑下的幅度，或降低其質(zhì)量因子Q (提高其阻抑)以減少振蕩幅度。為克服該問(wèn)題，可以以單一參數(shù)的形式改進(jìn)勁度或阻抑，或同時(shí)改進(jìn)兩者。光傳輸層的厚度優(yōu)選為1 nm至低于3000 nm,更優(yōu)選為200 nm至低于2000 nm以及特別為500 nm至低于1500 nm。基材材料的說(shuō)明
形成基材的合適基材材料的實(shí)例為聚合物、共混物和配混物(填充的熱塑性樹(shù)脂組合物)，只要基材滿足楊氏模量E和Q因子的要求。但是，用于所述基材的本發(fā)明的聚合物樹(shù)脂不局限于以下實(shí)例。除了關(guān)于楊氏模量E和Q因子的要求之外，熱塑性樹(shù)脂、共混物或配混物應(yīng)具有低吸水性、高耐熱性，以及應(yīng)可用常用的方法，例如注塑、注射壓縮模塑等加工為光盤(pán)。除了關(guān)于楊氏模量E和Q因子的要求之外，熱塑性樹(shù)脂、共混物或配混物應(yīng)具有低吸水性、高耐熱性，以及應(yīng)可用常用的方法，例如注塑、注射壓縮模塑等加工為光盤(pán)。這種熱塑性樹(shù)脂可以選自聚碳酸酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂和無(wú)定形聚環(huán)烯烴以及氫化聚苯乙烯。熱塑性樹(shù)脂也可以為由不同熱塑性樹(shù)脂組成的共混物，以及為一種或多種熱塑性樹(shù)脂與填料和/或添加劑的配混物。聚碳酸酯樹(shù)脂
聚碳酸酯樹(shù)脂通常通過(guò)芳族二羥基化合物和碳酸酯前體的溶液聚合或熔體聚合來(lái)獲得?？山邮苋魏畏甲宥u基化合物，只要其滿足上述條件。優(yōu)選的芳族二羥基化合物為式(1)的化合物 HO-Z-OH (1)
其中Z表示式(Ia)的基團(tuán)，
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其中在基材上順序地形成至少一個(gè)記錄層和一個(gè)光傳輸層，并且其中光從光傳輸層側(cè)照射用于記錄和/或再現(xiàn)信息信號(hào)，所述基材包括注塑部件，并且所述基材具有根據(jù)ASTM E 756-05在25°C、2000 Hz下測(cè)量的至少2. 15 GPa的楊氏模量E 和低于160的Q因子，和> 85%的可錄制性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，特征在于基材在>Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)_30°C 的模具溫度下模塑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)記錄介質(zhì)，特征在于模具溫度>Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)_20°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述基材具有根據(jù)ASTME 756-05，在25°C、 2000 Hz下測(cè)量的至少2. 93 GPa的楊氏模量E和低于160的Q因子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述基材為包含填料的聚碳酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述填料具有根據(jù)莫氏硬度，低于或等于5的硬度，基于本體試樣測(cè)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述填料基于d5(l低于100nm的初級(jí)納米顆粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述基材具有沿著螺旋形軌跡排列的凹點(diǎn)， 和或軌跡間距低于350 nm的螺旋形凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述光傳輸層為具有至少1.41的折射率實(shí)部 η的UV可固化和可旋涂樹(shù)脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述光傳輸層為UV可固化和可旋涂樹(shù)脂， 其具有(i)復(fù)數(shù)折射率，其中實(shí)部η為至少1.70和其中虛部k為至多0.016，(ii)低于20 nm的表面粗糙度Ra，和(iii)不大于0.75 μ m刻劃深度的抗劃性，所述實(shí)部η和虛部k在 400至410 nm波長(zhǎng)下測(cè)量，并且所述表面粗糙度Ra由原子力顯微鏡方法測(cè)定，所述刻劃深度通過(guò)在40 g的施加重量下以1.5 cm/s的前進(jìn)速率使尖部半徑為50 μ m的鉆石針在聚碳酸酯基材上的涂層上移動(dòng)來(lái)測(cè)定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中所述光傳輸層為UV可固化和可旋涂樹(shù)脂，其包括平均粒度(d5(l)低于100 nm的納米顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求10的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中光傳輸層的厚度為1nm至低于3000 nm，更優(yōu)選為200 nm至低于2000 nm和特別為500 nm至低于1500 nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中基材包括聚碳酸酯樹(shù)脂，其中芳族二羥基單體衍生自式(1)的芳族二羥基化合物HO-Z-OH (1)其中Z表示式(Ia)的基團(tuán)
14.制備作為根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)記錄介質(zhì)基礎(chǔ)的基材的方法，其中基材在> Tg (玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)_30°C的模具溫度下相對(duì)于包括凹點(diǎn)和/或凹槽的壓模進(jìn)行模塑，借助于該方法，所述凹點(diǎn)和/或凹槽被復(fù)制到基材中，可錄制性> 85%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其中在基材上順序地形成至少一個(gè)記錄層和一個(gè)光傳輸層，并且其中光從光傳輸層側(cè)照射用于記錄和/或再現(xiàn)信息信號(hào)，所述基材包括注塑部件，并且所述基材具有根據(jù)ASTME756-0505在25℃、2000Hz下測(cè)量的至少2.15GPa的楊氏模量E和低于160的Q因子，和＞85%的凹點(diǎn)/凹槽結(jié)構(gòu)的可錄制性。
文檔編號(hào)G11B7/254GK102576557SQ200980157514
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2009年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者A.邁爾, F-K.布魯?shù)? I.張, K.希爾登布蘭, R.奧澤, R.普羅特, R.王, W.黑澤 申請(qǐng)人:拜爾材料科學(xué)股份公司, 拜耳材料科技(中國(guó))有限公司