CN101620870A - 光学信息记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学信息记录介质,其包含:记录层,所述记录层根据被聚集用于信息记录的记录光的波长吸收所述记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记;并且所述记录层具有当被具有所述记录光波长的光照射时使相对于所述记录光的波长的光吸收量增加的性质。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学信息记录介质,其优选被用作其中例如利用光束记录信息并且利用光束再现信息的光学信息记录介质。
背景技术
过去,碟状光学信息记录介质被广泛地用作光学信息记录介质,通常使用紧凑型盘(CD)、数字通用型盘(DVD)、蓝光盘(注册商标,下文中称为BD)等。
另外,为了在光学信息记录介质上记录各种信息,诸如记录各种类型的内容(包括音乐内容、图片内容)或记录各种类型的计算机用数据,设计了使用上述光学信息记录介质的光学信息记录/再现设备。特别是近年来,由于例如图片精细度的提高、声音质量的提高而造成信息量的增大,另外由于需要记录在光学信息记录介质中的内容数量的增加,因而进一步需要光学信息记录介质具有更高的记录容量。
因此,作为提高光学信息记录介质容量的一种方法,提出一种光学信息记录介质,其中,通过使两个***的光束干涉而形成的微观全息图被用作记录标记(recording mark),并且沿着光学信息记录介质的厚度方向彼此重叠,从而在一层记录层上记录相当于在多层上记录的信息(参见,例如日本专利申请公开No.2008-71433)。
发明内容
然而,上述文献中公开的光学信息记录介质具有如下缺点:因为必需使用两个***的光束,因而其光学***很复杂。另外,还提出另一种光学信息记录介质,其中,通过一个***的辐射光束所产生的热量被用于在光束焦点的附近形成孔洞(气泡),然后使用这些孔洞作为记录标记,在一个记录层上记录相当于在多层上记录的信息(参见,例如日本专利申请公开No.2005-37658)。
因为在上述文献中公开的光学信息记录介质中使用具有高峰值功率的脉冲激光来记录信息,所以驱动***在实践中不易实现。另外,在仅使用连续振荡激光的情况下,由于形成多层结构所需要的高透过率和在焦点附近所需要的高吸收因子二者之间出现矛盾,因此在焦点附近的吸收因子不能显著增大,从而为了形成记录标记必须进行长时间的照射。
本发明在考虑上述问题的基础上进行构思,希望提供一种能够改善记录速度的光学信息记录介质。
在为了克服上述问题而设计的根据本发明实施方式的光学信息记录介质中,提供这样的记录层,所述记录层根据被聚集(condense)用于信息记录的记录光的波长吸收所述记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记,并且具有当照射具有所述记录光波长的光时使相对于记录光的波长的光吸收量增加的性质。
因此,在这种光学信息记录介质中,由于焦点附近的光吸收量可能会对记录光的照射作出响应而增大,因而可以有效吸收记录光,并且使焦点附近的温度迅速升高,从而可以在短时间内形成记录标记。
另外,在根据本发明实施方式的信息记录介质中,提供这样的记录层,所述记录层吸收被聚集用于信息记录的记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记;并且所述记录层包含响应于记录光而产生酸的产酸剂和通过酸进行改性从而使对所述记录光的光吸收量增加的酸反应性化合物。
因此,在这种光学信息记录介质中,由于焦点附近的光吸收量可能会对记录光的照射作出响应而增大,因而可以有效吸收记录光,并且使焦点附近的温度迅速升高,从而可以在短时间内形成记录标记。
此外,在根据本发明实施方式的信息记录介质中,提供这样的记录层,所述记录层根据被聚集用于信息记录的记录光的波长吸收所述记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记,并且所述记录层包含响应于记录光而产生酸的产酸剂和具有以下通式(1)所表示芴结构的化合物。
通式(1)
因此,由于焦点附近的光吸收量可能会对记录光的照射作出响应而增大,因而光学信息记录介质可以有效吸收记录光,使焦点附近的温度迅速升高,从而可以在短时间内形成记录标记。
根据本发明,由于焦点附近的光吸收量可能会对记录光的照射作出响应而增大,因而可以有效吸收记录光,使焦点附近的温度迅速升高,从而可以在短时间内形成记录标记。因此可以形成能够改善记录速度的光学信息记录介质。
附图说明
图1A-1C的示意图表示光学信息记录介质结构;
图2的示意图表示初始化光照射;
图3的示意图表示光聚合引发剂残渣;
图4A-4C的示意图表示光束照射;
图5的图表表示加热导致光吸收量的变化与波长的关系;
图6的图表表示蒸发温度测量结果(1);
图7的图表表示蒸发温度测量结果(2);
图8的图表表示蒸发温度测量结果(3);
图9的示意图表示光学信息记录/再现装置结构;
图10A-10B的示意图分别表示记录信息和再现信息;
图11的图表表示根据实施例2的光吸收量的变化与波长的关系。
图12的图表表示根据实施例3的光吸收量的变化与波长的关系。
图13的图表表示根据实施例4的光吸收量的变化与波长的关系。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明的实施方式进行详细描述。
1-5实施方式(通过照射光使光吸收量增加并且改善记录速度)
6.其它实施方式
[1.光学信息记录介质的结构]
如图1A-1C所示,以整体形式形成光学信息记录介质100,其中,记录层101被设置在衬底(substrate)102和103之间,从而起到用于记录信息的介质的作用。光学信息记录介质100的形状不受具体限制,当然可以如图1所示形成矩形,也可以形成直径为120mm、中心具有装卡孔的盘状,诸如通用光盘,包括BD(蓝光盘,注册商标)和DVD(数字通用型盘)。
衬底102和103由高速透光的玻璃形成。另外,衬底102和103被形成为正方形或矩形,其中沿着X方向的长度dx和沿着Y方向的长度dy被设定为约50mm,并且厚度t2和t3被设定为约0.05至1.2mm。
对衬底102和103的外表面(其不与记录层101接触)进行防反射涂布(AR)处理,从而形成例如对波长为405至406nm的光束不具反射性的四层无机膜(Nb2O5/SiO2/Nb2O5/SiO2)。
还可以使用各种光学材料以及玻璃板作为衬底102和103,所述光学材料诸如为丙烯酸树脂和聚碳酸酯树脂。另外,在一些情况下,对衬底102和103的外表面可以不进行AR处理。
另外,在将液体物质M1(此后详细描述,其是例如通过聚合形成光聚合物的未固化材料)铺展到衬底103的顶部以后,将衬底102放置到液体材料M1上,从而在图1中所示的待形成记录层101的位置处形成未固化的光学信息记录介质(此后被称为“未固化的光学信息记录介质100a”),其包含液体材料M1。
如上所述,在未固化光学信息记录介质100a中,将待形成光聚合物的液体物质M1设置在透明衬底102和103之间,从而形成整体形式的薄板。
在液体物质M1中,作为构成液体物质M1的一部分或大部分的光聚合或光交联树脂材料(此后被称为“光固化树脂”),例如可以使用可自由基聚合单体和自由基生成型光聚合引发剂;可阳离子聚合单体和阳离子生成型光聚合引发剂;或以上两种的混合物。
也就是说,在液体物质M1中,单体、低聚物或其混合物(此后以上提及的这些被称为“单体”)均匀分散。当用光照射这种液体物质M1时,处于被光照射位置的单体发生聚合(也就是发生光聚合),从而形成光聚合物,结果液体物质M1的折射率和反射率发生变化。另外,当用光照射液体物质M1时,发生所谓的光交联(其中在光聚合物之间发生“交联”并且分子量增加),因而在一些情况下折射率和反射率进一步发生变化。
可以使用常用单体作为单体。作为可自由基聚合单体,特别提及例如用于自由基聚合反应的单体,诸如丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺及其衍生物,以及苯乙烯、乙烯基萘、及其衍生物。另外,还可以使用氨基甲酸酯结构中具有丙烯酸基的化合物。而且,还可以使用上述单体的衍生物,其中氢原子被卤原子替代。
具体地,作为可自由基聚合单体,可以使用如下常用单体,诸如丙烯酰基吗啉、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-乙基己酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇PO改性的二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、丙烯酸酯、芴丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、辛基芴和丙烯酸苄酯。以上提及的这些化合物各自可以是单官能化合物或多官能化合物。
另外,作为可阳离子聚合单体,可以使用含有环氧基团或乙烯基的任意化合物,可以使用如下常用单体,诸如环氧环己基甲基丙烯酸酯、芴环氧、丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基醚和氧杂环丁烷。
作为自由基生成型光聚合引发剂,可以使用如下常用化合物,诸如2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、1-[4-(2-羟乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮和双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦。
作为阳离子生成型光聚合引发剂,可以使用如下常用化合物,诸如二苯基碘六氟磷酸盐、三对甲苯基锍六氟磷酸盐、枯基甲苯基碘六氟磷酸盐、枯基甲苯基碘四(五氟苯基)硼盐。
例如,当使用可阳离子聚合单体和阳离子生成型光聚合引发剂时,液体物质M1的固化收缩率与其中使用可自由基聚合单体和自由基生成型光聚合引发剂的情形相比可以减少。另外,作为光聚合或光交联树脂物质,还可以组合使用阴离子型单体和阴离子型光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂,优选使用蒸发温度在140℃至400℃范围内的化合物(其中,140℃和400℃端点也包含在上述范围内,此后使用的范围具有与以上相同的含义)。
也就是说,在使用具有低蒸发温度的光聚合引发剂的情况下,通过照射用于记录的光束(此后被称为记录光束L2c)将存在于焦点Fb附近的未被消耗的光聚合引发剂(此后被称为光聚合引发剂残渣)加热至接近蒸发温度或更高。因此,光聚合引发剂残渣挥发,从而可以形成记录标记RM。
另外,光聚合引发剂残渣通过记录光束L2c的照射所产生的热量而蒸发,并且由蒸发温度相对较低的光聚合引发剂得到的记录时间实际上往往要短于由蒸发温度高的光聚合引发剂得到记录时间。因此还认为随着光聚合引发剂蒸发温度的降低,记录标记RM的形成更容易。
然而,已经证实了,通过通常的光聚合引发剂,吸热反应通常由大约90℃的温度开始进行,该温度比蒸发温度低大约60℃。这个现象表明,当将含有光聚合引发剂的光学信息记录介质100储存在大约90℃下很长一段时间时,光聚合引发剂残渣会逐渐蒸发。结果,当欲形成记录标记RM时,该光聚合引发剂残渣可能不存在了,并且甚至当照射记录光束L2c时,在一些情况下也可能不会形成记录标记RM。
一般情况下,假定在大约80℃的温度下使用电子装置,诸如光学信息记录/再现装置5。因此,为了确保光学信息记录介质100的温度稳定性,优选使用蒸发温度为140℃(80℃+60℃)或更高的光聚合引发剂。另外,认为通过使用蒸发温度比140℃高约5℃(即145℃)的光聚合引发剂,可以进一步改善温度稳定性。
如上所述,包含在液体物质M1中的光聚合引发剂的蒸发温度优选在140℃至400℃的范围内(其中,140℃和400℃端点也包含在上述范围内,此后使用的范围具有与以上相同的含义),更优选在145℃至300℃的范围内。
为了充分促进光聚合反应并抑制副作用(诸如由过量存在的光聚合引发剂残渣所引起的记录层101的弹性模量降低),聚合引发剂的用量相对于100重量份的单体优选为0.8至50.0重量份。另外,聚合引发剂的用量更优选为2.5至40.0重量份。
另外,在光聚合单体、光交联单体和光聚合引发剂之中,具体地,通过适当选择用于光聚合引发剂的材料,可以将光聚合发生的波长调节至所需的波长。另外,液体物质M1还可以含有适当含量的各种添加剂,诸如聚合抑制剂(其防止反应由出乎意料的光而开始进行)和聚合促进剂(会促进聚合反应)。
另外,在未固化光学信息记录介质100a中,当采用初始化光源2发射的初始化光L1进行照射时,液体物质M1在图2中所示的初始装置1中初始化,从而起到记录层101的作用来记录记录标记。
具体地,将初始化装置1设计为,由初始化光源2发射波长例如为365nm的初始化光(例如DC(直流)输出功率为300mW/cm2),从而对被放置在平台3上的未经固化的板形光学信息记录介质100a进行照射。考虑到液体物质M1中所使用的光聚合引发剂的类型以及记录层101的厚度t1,对初始化光L1的波长和光功率进行适当优化。
例如,作为初始化光源2,可以使用能够辐射高功率的光源,诸如高压汞灯、高压金卤灯(high-pressure metal-halide lamp)、固态激光器、氙灯、或半导体激光器等等。
另外,初始化光源2具有驱动部分(该图中未示出),其能够沿着X方向(图2中的水平方向)和Y方向(垂直于图2平面的方向)自由移动。初始化光源2被设定为能够使来自适当位置的初始化光L1均匀照射未被固化的光学信息记录介质100a,结果初始化光L1均匀照射全部未被固化的光学信息记录介质100a。
在此阶段,包含在液体物质M1中的光聚合引发剂生成自由基或阳离子,从而引发单体的光聚合反应、光交联反应或这两种反应(此后总称为“光反应”)。结果,在液体物质M1中,单体的光聚合反应和光交联反应以链式反应方式增长。结果,由于单体聚合形成光聚合物而发生固化,从而形成记录层101。
因为光反应几乎在整个液体物质M1中均匀发生,因此通过固化得到的记录层101的折射率是均匀的。也就是说,即使光照射在被初始化的光学信息记录介质100的任何位置上,返回的光量也是恒定的,因而信息根本不会记录在光学信息记录介质100中。
另外,通过加热聚合的热聚合型树脂材料或者通过加热交联的热交联型树脂材料(此后被称为“热固化树脂”)也可以用于记录层101。当液体物质M1是非固化状态的热固化树脂时,例如单体和固化剂或热聚合引发剂均匀分散。由于单体在高温下或室温下聚合或交联(此后被称为“热固化”),因此液体物质M1变成聚合物,伴随这个变化,折射率和反射率也发生变化。
实践中,例如通过如下形成液体物质M1:将预定量的上述光聚合引发剂加入固化剂和可热固化单体中,从而形成聚合物。例如,优选使用在室温下或者在相对较低温度下固化的材料作为可热固化单体、固化剂和热聚合引发剂,从而避免使光聚合引发剂发生蒸发。另外,在添加光聚合引发剂以前,可以通过加热使热固化树脂事先固化。
作为用于热固化树脂的单体,可以使用常用单体。除了丙烯酸、丙烯酸酯等以外,例如可以使用各种用于苯酚树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂的单体作为原料。
另外,作为用于热固化树脂的固化剂,可以使用常用固化剂。例如,可以使用诸如胺、聚酰胺树脂、咪唑、聚硫树脂和异氰酸酯,并且可以根据反应温度和单体性质对其进行适当选择。另外,还可以使用各种添加剂,诸如促进固化反应的固化促进剂。
可以使用常用的热聚合引发剂作为热聚合引发剂。例如,可以使用的各种热聚合引发剂诸如为偶氮基引发剂,其包括偶氮二异丁腈、偶氮二(异丁酸甲酯)、偶氮(2,4-二甲基戊腈)、偶氮二(环己烷甲腈)和偶氮二异丁脒盐酸盐;以及为过氧化物基引发剂,其包括过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、2,4-二氯苯甲酰基过氧化物、二枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、异丙基苯过氧化物、和叔丁基氢过氧化物。
另外,还可以使用热塑性树脂材料作为记录层101。在这种情况下,例如通过如下形成铺展在衬底103上的液体物质M1:将预定量的上述光聚合引发剂加入被预定的稀释溶剂稀释的聚合物中。
另外,还可以使用常用树脂作为热塑性树脂材料。例如,可以使用诸如烯烃树脂、氯乙烯树脂、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸树脂、聚(乙烯醇)、偏二氯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、乙缩醛树脂和降冰片烯树脂的各种树脂。
另外,可以使用诸如水、醇、酮、芳族溶剂、卤化溶剂及其混合物的各种溶剂作为稀释溶剂。另外,还可以添加各种添加剂,诸如改变热塑性树脂物理性质的增塑剂。
记录层101优选具有0.05至1.0mm的厚度。例如,透光衬底102和记录层101的总厚度优选被设定为1.0mm或更小。其原因在于,在厚度超过1.0mm的情况下,当光学信息记录介质100的表面倾斜时,其上产生的记录光束L2c的像散现象(astigmatism)增加。
[2.根据本发明实施方式的记录记录标记和再现记录标记的原理]
在光固化树脂被用作液体物质M1的情况下,由于光聚合引发剂起到起始剂的作用,光反应而后以链式反应方式进行,因此从理论观点出发仅消耗非常少量的光聚合引发剂。然而,为了快速且充分促进液体物质M1的光反应,通常所包含的光聚合引发剂的量与其实际消耗量相比过量。
也就是如图3所示,在被初始化的光学信息记录介质100的记录层101中,光聚合引发剂残渣L被分散在单体聚合所形成的聚合物P中形成的空隙A中。另外,还可以估计到,在一些情况下固化处理后残留的未反应单体也可能分散在记录层101中。在热固化树脂或热塑性树脂被用作液体物质的情况下,由于光聚合引发剂未被耗尽,因此与上述情况下类似,光聚合引发剂残渣L分散在记录层101中。
在根据本发明实施方式的光学信息记录介质100中,在140℃至400℃范围内的温度下沸腾或分解时会蒸发的蒸发物质(诸如光聚合引发剂、溶剂或单体)包含在液体物质M1中。因而,蒸发温度为140℃至400℃的蒸发物质分散在初始化记录层101中。
如图4A至4C中所示,当预定的记录光束L2(此后被称为“记录光束L2c”)通过物镜OL照射到记录层101上时,记录光束L2c的焦点Fb附近的温度局部升温至高温,诸如140℃或更高。
在这个阶段,记录光束L2c使在焦点Fb附近的记录层101中所含蒸发物质蒸发,从而使其容积增加,结果在焦点Fb附近形成气泡。此时蒸发的光聚合引发剂残渣穿过记录层101的内部或者在记录光束L2c不再照射时冷却下来,并变回小体积液体。结果,在记录层101中,由气泡形成的孔洞保留在焦点Fb附近。另外,据称由于空气通常以预定速度穿过形成记录层101的树脂,因此孔洞最终被空气填满。
也就是说,在光学信息记录介质100中,由于记录层101中所包含的蒸发物质通过照射记录光束L2c而蒸发,因此可以如图4A所示在焦点Fb处形成由气泡构成的孔洞作为记录标记RM。
一般而言,用于记录层101的光聚合物的折射率n101为约1.5,而空气的折射率n空气为1.0,二者具有很大差异。当读取光束L2(此后被称为“读取光束L2d”)照射记录标记RM时,由于记录标记RM界面处的折射率存在差异,所以如图4B所示记录层101反射读取光束L2d,并产生具有相对较大光量的返回光(returned light beams)L3。
另外,当读取光束L2照射到其中记录标记RM未被记录的预定目标位置时,由于目标位置附近的折射率n101与目标位置的折射率相同,因此如图4c所示读取光束L2d未被反射。
也就是说,在光学信息记录介质100中,读取光束L2d照射到记录层101的目标位置,然后测定由光学信息记录介质100反射的返回光L3的光量,结果可以测出记录层101中记录标记的存在与否,并且可以使记录层101中记录的信息再现。
[3.记录层的光吸收性质]
光学信息记录介质100中的记录层101当被波长与记录光束L2c的波长(405nm)相同的光照射时,光吸收性质发生变化。也就是说,所形成的记录层101在光照射后相对于波长405nm的光的光吸收量与光照射以前相比变大了。
例如,当采用波长为405nm、辐射能量为800J/cm2的光照射其中记录层101的厚度t1为0.25mm的光学信息记录介质100时,这种光照射前后的光吸收量的变化(此后被称为“光吸收变化量”)优选为0.4%或更大,更优选为1.0%或更大,甚至更优选为2.1%或更大。
光吸收变化量根据记录层101的厚度t1而发生变化。以下列出了表示透射率T的通用物理公式。公式(1)中,k表示吸收系数,d表示厚度(即记录层的厚度t1),λ表示照射光的波长。根据公式(1),透射率为20%,即T=0.2。
光吸收变化量指光吸收量的变化,即1-T的变化。在厚度t1发生变化,而与光吸收量相关的吸收系数k和照射光的波长λ不变的情况下,光吸收变量仅随着厚度t1发生变化。
光吸收变量ΔAb由以下公式(2)表示,其中照射前的光吸收量用1-T1表示,照射后的光吸收量用1-T2表示,与照射前的光吸收量相关的吸收系数用k1表示,与照射后的光吸收量相关的吸收系数用k2表示。
因此,在厚度t1不是0.25mm的情况下,计算与照射前的光吸收量相关的吸收系数k1和与照射后的光吸收量相关的吸收系数k2。随后,将公式(2)的数值d设定为0.25,从而可以计算每0.25mm的光吸收变化量。
因此,记录层101可以通过响应于记录光束L2c的照射来改善在焦点Fb附近的光吸收量从而提高产热量,结果可以通过快速提高焦点Fb附近的温度从而在短时间段内形成由气泡构成的记录标记RM。
具体地,通过选择液体物质M1所用材料,记录层101含有如下这样的材料,在这种材料中,通过光照射使在记录光束L2c的波长处的光吸收量发生变化。作为其中光吸收量发生变化的材料,优选使用产生酸的产酸剂和用酸进行改性的化合物(此后被称为“酸反应性化合物”)的组合,改性后的这种化合物具有改善对记录光束L2c的光吸收量的性质。
也就是说,由于液体物质M1含有酸反应性化合物和产酸剂,因而酸反应性化合物和产酸剂都分散在记录层101中。
在记录层101中,当照射被聚集的记录光束L2c时,记录光束L2c的光能被提供到焦点Fb附近,另外通过照射记录光束L2c而产生热量。在这个阶段,由产酸剂产生的酸存在于焦点Fb上。
结果,记录层101使酸反应性化合物发生改性,结果可以改善被改性的酸反应性化合物对记录光束L2c的光吸收量。另外,由于被改性的酸反应性化合物有效吸收记录光束L2c并产生热量,因此分散在记录层101中的光聚合引发剂和单体快速蒸发,从而可以缩短在记录层101中形成孔洞记录标记RM的时间。
可以使用产生质子的质子酸或接收电子的路易斯酸作为产酸剂。具体地,例如可以优选使用强酸,诸如H2SO4或HCl;具有较高酸强度的酸,诸如RB(C6F5)4、RSbF6、RPF6或RBF4(R指通式);或会产生具有较高酸强度的酸的化合物作为产酸剂。
其原因在于,由于上述产酸剂可以更快速地使酸反应性化合物改性,因而快速吸收记录光束L2c,并产生热量。附带地,以上提及的产酸剂各自可以以其中的酸被分离或未被分离的状态存在。还可以使用产生路易斯酸的路易斯酸化合物作为这种产酸剂。
另外,作为产酸剂,优选使用响应于热量或具有记录光束L2c波长的光会产生酸的阳离子生成型光聚合引发剂。这样的原因在于,阳离子对记录光束L2c的照射作出响应而产生,另外当未照射记录光束L2c时,上述光聚合引发剂不会起到酸的作用,因而可以防止由酸引起的记录层101的降解。
下面,优选的阳离子生成型光聚合引发剂的实例由以下通式(2)、(4)、(5)和(6)表示,路易斯酸化合物的实例由以下通式(3)表示。
通式(2)
通式(3)
通式(4)
通式(5)
通式(6)
具体地,优选使用会产生具有较高酸强度的酸的化合物作为这种产酸剂。
下面,根据酸强度的次序示出常用酸。在以下次序中,“>>”指酸强度具有明显差异。
HB(C6F5)4>HSbF6>>HPF6>HBF4>CF3SO3H>H2SO4
作为产酸剂,优选使用具有较高酸强度的化合物,具体地,优选使用产生阴离子(诸如B(C6F5)4 -、SbF6 -和PF6 -)的化合物(例如由通式(2)至(6)表示)。而且,特别地,由于不包含具有高酸强度和高毒性的锑,因而优选使用产生B(C6F5)4 -的化合物(例如由通式(2)表示)。另外,还可以包含以下通式(3)表示的路易斯酸化合物。
根据其酸强度记录层101可以包含适量的产酸剂。在液体物质M1中,相对于100重量份的单体,产酸剂的含量优选为0.7重量份或更高,更优选为1.0重量份或更高,甚至更优选为10.0重量份或更高。其原因在于,可以在短时间段内改性酸反应性化合物,并且可以缩短记录时间。产酸剂可以以蒸发物质或光聚合引发剂形式添加,或者可以以上述两种物质组合形式添加。
当阳离子生成型聚合引发剂被用作液体物质M1时,可以使用可阳离子聚合单体作为单体;然而,在一些情况下可以不使用可阳离子聚合单体。
另外,作为酸反应性化合物,优选使用通过产酸剂和加热快速改性的化合物,其还可以作为通过引发而聚合的单体的一部分或大部分。在这种情况下,通过引发聚合形成的聚合物和/或未被聚合的残余单体起到酸反应性化合物的作用。
例如优选使用具有通式(1)所表示芴结构的化合物作为酸反应性化合物。
具有芴结构的化合物的实例由如下通式(7)和(8)表示。
通式(7)
通式(8)
作为具有芴结构的化合物的一个实例,可以使用通式(7)所表示的具有丙烯酸官能团的化合物(诸如被EO(环氧乙烷)改性的苯基芴化合物)作为酸反应性化合物。这种酸反应性化合物可以作为通过光反应聚合的单体的一部分或全部。这种酸反应性化合物还可以具有各种官能团,诸如环氧基、酯基以及丙烯酸基。
另外,当使用通式(8)所表示的不具有官能团的化合物作为酸反应性化合物时,可以通过将其添加到单体中来使用这种酸反应性化合物。另外,当该化合物是固体时,这种化合物还可以采用与用于热塑性树脂类似的方式来使用。
例如,作为酸反应性化合物,还可以使用如下化合物,该化合物具有较大的光吸收变化量,并且还具有例如通过在100℃或更高下加热使光吸收率与加热前相比增加的性质。其原因在于,整个记录层101的光吸收量可以响应于热能和光能而增加,并且光和热的这种协同作用可以明显缩短记录时间。
另外,形成记录层101的液体物质M1可以包含敏化剂,其促进由上述酸敏感性化合物的改性而引起的光吸收率的增加。
作为敏化剂,可以使用任何会促进光吸收量增加的化合物,即任何使光吸收变化量增加的化合物,这种化合物的结构并不受限制。具体优选对具有记录光束L2c波长的光特别起作用,并且具有促进产酸剂产生酸的作用的敏化剂。
作为这种敏化剂,优选使用具有多个苯环以形成离域共轭体系的化合物。其原因在于,电子可能局域化,并且通过吸电子基团或供电子基团的作用可以促进由产酸剂产生酸。作为敏化剂,具体优选使用其结构中的极性基团在位于苯环之间的化合物。其原因在于,由于不可能发生空间位阻,因而可以使敏化剂对产酸剂作用有效。
例如,作为敏化剂,优选使用具有以下通式(9)所示二苯甲酮结构的二苯甲酮或二苯甲酮的衍生物。作为二苯甲酮的衍生物,优选使用以下通式(10)至(19)所示化合物。
通式(9)
通式(10)
通式(11)
通式(12)
通式(13)
通式(14)
通式(15)
通式(16)
通式(17)
通式(18)
通式(19)
另外,作为敏化剂,还可以使用具有苯偶酰(benzil)结构的化合物,即以下通式(20)所示苯偶酰或苯偶酰衍生物。作为苯偶酰衍生物,优选使用例如以下通式(21)所示1,4-二苯偶酰。
通式(20)
通式(21)
而且,作为敏化剂,还可以使用具有咔唑结构的化合物,即以下通式(22)所示咔唑或咔唑衍生物。作为咔唑衍生物,优选使用例如以下通式(23)所示N-乙基咔唑。
通式(22)
通式(23)
如上所述,在光学信息记录介质100中,通过选择液体物质M1所用材料会形成通过光的照射改善对记录光束L2c的光吸收量的记录层101。在这种情况下,记录层101包含促使光吸收变化量增加的敏化剂。
因此,在记录层101中,焦点附近Fb附近的光吸收量通过对记录光束L2c的照射作出响应进行的光反应而明显增加,结果可以使由此产生的热量增加。结果,在记录层101中,焦点Fb附近的温度迅速升高,从而可以在短时间段内形成由气泡构成的记录标记RM。
[通过增加吸收变化量改进记录速度]
(4-1)实施例1
(4-1-1)形成样品
在以下条件下形成样品S1至S4作为光学信息记录介质100。另外,作为对比样品,也形成对比样品R1至R4作为光学信息记录介质100。
用在实施例1中的四种类型光聚合引发剂(如下所示)用聚合引发剂A、B、D和E表示。另外,除了光聚合引发剂以外,还可以使用路易斯酸化合物C。使用商购化合物作为聚合引发剂和路易斯酸化合物。由于聚合引发剂和路易斯酸化合物是商购化合物,所以在一些情况下除了以下所示化合物以外还可能包含各种添加剂。
光聚合引发剂A:枯基甲苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐(通式(2))
光聚合引发剂B:三(对甲苯基锍)六氟锑酸盐(通式(4))
路易斯酸化合物C:三(全氟苯基)硼(通式(3))
光聚合引发剂D:二(叔丁基苯基)碘六氟磷酸盐(通式(5))
光聚合引发剂E:2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(如下通式(24))
通式(24)
在将光聚合引发剂加入100重量份的单体中以后,在暗室中进行搅拌和消泡,从而制成液体物质M1。
样品S1至S4以及对比样品R1至R4中,用于形成液体物质M1的单体和光聚合引发剂的用量列在下表中。光聚合引发剂A、B和D各自是会产生酸的阳离子生成型聚合引发剂,其作为产酸剂进行混合。路易斯酸化合物C也作为产酸剂与上述光聚合引发剂一起共混。
表1
样品 | S1 | S2 | S3 | S4 | R1 | R2 | R3 | R4 | |
单体 | 丙烯酸酯芴双官能丙烯酸酯聚氨酯双官能丙烯酸酯 | 4060- | 4060- | 4060- | 4060- | 4060- | 4060- | 40-60 | 40-60 |
光聚合引发剂/路易斯酸 | ABCDE | 1---1 | 5---1 | -10--1 | --5-1 | 0.6---1 | ---101 | ----1 | ---120 |
丙烯酸酯是如下所示的对枯基苯酚环氧乙烷加合物的丙烯酸酯(通式(25)),芴双官能丙烯酸酯是二苯基芴EO改性的二丙烯酸酯(通式(7))。
通式(25)
将液体物质M1铺展在衬底103上,然后夹在衬底102和103之间,从而形成未固化的光学信息记录介质100a。利用高压汞灯形成的第一初始化光源1,用初始化光L1(在365nm下具有42mW/cm2的功率密度)照射这种未固化的光学信息记录介质100a时长60秒,从而形成被用作光学信息记录介质100的样品S1至S4和对比样品R1至R4。样品S1至S4和对比样品R1至R4中的记录层101的厚度t1为0.25mm。采用位移计(LT 9000系列的LT9030 M顶端,由Keyence Corporation制造)测定记录层101的厚度t1,其为被激光扫描的整个记录层的平均厚度。
(4-1-2)通过加热测定光吸收量的变化
然后,对被用作光学信息记录介质100的样品S1至S4和对比样品R1至R4进行加热,并测定加热前后的吸光量的变化(此后被称为热吸收变化量)。
首先,采用分光光度计(spectral photometer)测量光学信息记录介质100的光吸收量。具体地,首先,使光学信息记录介质100以相对于分光光度计(V560,由JASCO Corporation制造)的发光方向倾斜5°放置,然后用测量光进行照射,接着测量各个波长下测量光对这种光学信息记录介质的反射率和透射率。该项测试中,波长405nm的测量光的光强为0.3μW/cm2。
随后,假定测试光的照射量为100%,并从100%中减去测试光对这种光学信息记录介质的反射和透射,从而得到未被加热的光学信息记录介质100的吸光量(此后被称为“加热前的光吸收量”)。
接着,加热光学信息记录介质100。具体地,将光学信息记录介质100放置在室温(在20℃至50℃的范围内)下的加热板上,然后以10℃/min的速率加热到120℃。随后,加热光学信息记录介质100,同时将加热板保持在120℃下2分钟,然后冷却至室温(23℃)。此后,将由此加热的光学信息介质100称为被加热的光学信息记录介质100H,使之区别于未被加热的光学信息记录介质100。
以与光学信息记录介质100类似的方式测量这种被加热光学信息记录介质100H的光吸收量,从而测出加热后的光吸收量。然后,通过如下计算在405nm波长下的热吸收变化量:将加热前在405nm波长下的光吸收量从加热后在405nm波长下的光吸收量中扣除。如下表示光学信息记录介质100(样品S1至S4和对比样品R1至R4)的热吸收变化量。
表2
样品 | 在405nm下的热吸收变化量[%] |
S1S2S3S4 | 17.537.022.012.0 |
R1R2R3R4 | 5.7-0.3-2.5-2.8 |
表2清楚地表明,所有样品S1至S4的热吸收变化量具有12.0%或更大的较高数值。而所有对比样品R1至R4的热吸收变化量具有5.7%或更小的较小数值。
另外,图5表明了样品S2至S4和对比样品R2对波长为330至800nm的光的热吸收变化量。该图清楚地表明,已证实样品S2至S4的热吸收变化量对在350至650nm的较宽波长范围内的光具有相对较高的数值。
(4-1-3)测量蒸发温度
然后,采用热重-差示热分析(TG/DTA)测量样品S1至S4和对比样品R1至R4中使用的光聚合引发剂和路易斯酸化合物的蒸发温度。
气氛:N2(在氮气氛中)
升温速率:20℃/分钟
测量温度:40℃至600℃
测量装置:TG/DTA 300(Seiko Instruments Inc.制造)
图6表示样品S1至S4和对比样品R1至R4中使用的光聚合引发剂E的测量结果。根据表示吸热反应和放热反应的DTA曲线(实线表示),放热反应在大约90℃时稍稍开始,在大约120℃时剧烈发生。
另外,根据表示重量变化的TG曲线(虚线表示),在大约120℃时重量迅速减少,并且大部分光聚合引发剂E(这是该测试的对象)在大约147℃时蒸发。147℃的温度(该温度下重量减少最迅速)被认为是光聚合引发剂E的蒸发温度。
图7表示样品S1至S2和对比样品R1中使用的光聚合引发剂A的测量结果。根据DTA曲线,由熔融等引起的吸热反应在大约130℃时开始,由分解等引起的放热反应在大约230℃时开始。
另外,根据TG曲线(虚线表示),在大约230℃时重量迅速减少,并且大部分光聚合引发剂A(这是该测试的对象)在大约290℃时蒸发。290℃的温度(该温度下重量减少最迅速)被认为是光聚合引发剂A的蒸发温度。
尽管未在图中表示,但也以与以上类似的方式测量其他光聚合引发剂B和D以及路易斯酸化合物C的蒸发温度。例如,如图8所示,当测定对象具有多个蒸发温度时,重量迅速减少的最低的温度(在图7中为289℃)被认为是测定物体的蒸发温度。
下表列出了由此测量的光聚合引发剂的蒸发温度。
表3
光聚合引发剂/路易斯酸化合物 | 蒸发温度[℃] |
ABCDE | 290140150280147 |
上表清楚地表明,已证实所有光聚合引发剂A、B、D和E以及路易斯酸化合物C的蒸发温度在140至400℃的范围内。
(4-1-4)形成和读取记录标记
(4-1-4-1)光学信息记录/再现装置的结构
如图9所示,光学信息记录/再现装置5以如下方式形成:向光学信息记录介质100的整个记录层101照射光,从而在被设置在记录层101中的多个记录标记(此后被称为“虚记录标记层(virtual recording marklayer)”)上记录信息并由其再现信息。
在光学信息记录/再现装置5中,包括中央处理单元(CPU)的控制部分6负责整个装置的主体控制;然后从图中未示出的只读存储器(ROM)中读取各种程序,包括基本程序、信息记录程序和信息再现程序,并在图中未示出的随机存取存储器(RAM)中展开这些程序,从而执行各种过程,诸如信息记录过程和信息再现过程。
控制部分6控制光拾取装置(optical pickup)7,从而光由光拾取装置7照射到光学信息记录介质100,并且收集由光学信息记录介质100返回的光。
光拾取装置7基于控制部分6进行控制,从而波长例如为405至406nm的光束L2由激光二极管制成的记录/再现光源10在DC输出下发出,并且在通过准直镜(collimator lens)11由发散光转换成平行光以后,使光束L2入射在光束***器12中。
附带地,记录/再现光源10被设计成能够根据控制部分6的控制来调节光束L2的光量。
光束***器12能够使光束L2中的一些穿过反射/透射表面12S,并进入物镜13。物镜13使光束L2聚集在光学信息记录介质100中的任意位置处。
另外,由光学信息记录介质100返回的返回光束L3通过物镜L3转化成平行光束,然后进入光束***器L2中。在这个阶段,光束***器12能够使一些返回光L3通过在反射/透射表面12S上反射进入聚集透镜14中。
聚集透镜14会聚集返回光L3,然后将其照射到接收元件15上。响应于这种照射,接收元件15检测返回光L3的光量,并根据被检测的光量产生检测信号,接着将检测信号传送到控制部分6。控制部分6基于检测信号能够识别返回光L3的检测状态。
另外,为光拾取装置7设置图中未示出的驱动部分,并将其设计为在三轴方向(X向、Y向和Z向)上自由移动。实践中,通过控制光拾取装置7的位置,控制部分6可以将光束L2的焦点位置设定到所需位置。
如上所示,光学信息记录/再现装置5用于将光束L2聚集在光学信息记录介质100中的任意位置处,并且用于检测从光学信息记录介质100中返回的返回光L3。
(4-1-4-2)测定记录速度
具体地,在光学信息记录/再现装置5中,目标位置被设定在距离记录层101的表面25至200μm深处,并且记录光束L2c(即波长为405至406nm、光功率为55mW的激光)由记录/再现光源10发出,并通过数值孔径(NA)为0.3的物镜13聚集,从而照射目标位置。
当由光学信息记录介质100读取信息时,如图10B所示,光学信息记录/再现装置5将记录/读取光源10(表示在图9中)发射的读取光束L2d聚集在记录层101中。在这种情况下,光学信息记录/再现装置5控制光拾取装置(表示在图9中)在X方向、Y方向和Z方向上的位置,从而读取光束L2d(表示在图10B中)聚焦在记录层101中的目标位置上。
在这个步骤中,光学信息记录/再现装置5中,光功率为200μW、波长与记录光束L2c相同的读取光束L2d由记录/再现光源10发射出来,并通过物镜13聚集在记录层101的目标位置上,在该位置处形成有记录标记RM。
在这个步骤中,读取光束L2d由记录标记RM反射,并转换成返回光L3。光学信息记录/再现装置5通过由电荷耦合器件(CCD)制成的接收元件检测通过物镜13、光束***器12等等的返回光。
首先,光学信息记录/再现装置5使光功率为55mW、波长为405nm的记录光束通过NA为0.3的物镜照射到样品S1的目标位置。在这个阶段,为了测量可记录的最短时间,照射来自光学信息记录/再现装置5的记录光束L2c的时间首先被设定为1毫秒,然后再增加1毫秒。
然后,光学信息记录/再现装置5使光功率为1.0mW、波长与记录光束L2c相同的读取光束L2d通过物镜照射。在这个步骤中,接收元件15能够检测具有可检测足够光量且由记录光束L2c照射9毫秒的位置返回的返回光L3。此后,在这个步骤中的光量被认为是参照光量,然后测量样品S1至S4和对比样品R1至R4的记录时间。
当记录光束L2c照射样品S2的时间增加1毫秒时,返回光L3可以在照射2毫秒的时候被检测到,因此首先照射记录光束L2c 1.0毫秒,然后每次递增0.1毫秒进行照射,从而测量记录时间。样品S1至S4和对比样品R1至R4的记录时间列在下表中。
表4
样品 | 记录时间[毫秒] | 在405nm下的热吸收变化量[%] |
S1S2S3S4 | 5.01.27.05.0 | 17.537.022.012.0 |
R1R2R3R4 | 11.035.0900.030.0 | 5.7-0.3-2.5-2.8 |
上表清楚地表明,对于热吸收变化量具有12.0%或更大的较大数值的样品S1至S4,所有记录时间具有小于10毫秒的较小数值。而对于热吸收变化量具有5.7%或更小的较小数值的对比样品R1至R4,所有记录时间具有11毫秒或更大的较大数值。
由于对比样品R1的记录时间为11毫秒(其略高于10毫秒),因此为了将记录时间缩短至10毫秒或更短,优选将记录层101的热吸收变化量提高至6.0%或更高,进一步提高至12%或更高。
另外,如表1所示,对于产生B(C6F5)4 -和SbF6 -的光聚合引发剂A-C被用作产酸剂的样品S1至S4,记录时间为9毫秒或更小的数值。另外,对于产生PF6 -且具有相对较低酸强度的光聚合引发剂D被用作产酸剂的对比样品S2,记录时间为30毫秒或更大的数值。因此,发现由产酸剂产生的酸优选具有较高酸强度。
而且,尽管光聚合引发剂A被用作样品S1和对比样品R1二者的产酸剂,但是在样品S1中将1.0重量份的光聚合引发剂A与100重量份的单体共混,在对比样品R1中将0.6重量份的光聚合引发剂A与100重量份的单体共混。
由于对比样品R1的记录时间与样品S1相比是11毫秒的较高数值,因此发现优选将1.0重量份或更多的产酸剂加入100重量份的单体中。
(4-2)实例2
(4-2-1)形成样品
以与实例1类似的方式,形成样品S11至S14作为光学信息记录介质100。另外,作为对比样品,也形成对比样品R11至R13作为光学信息记录介质100。
实例2中,除了实例1中使用的光聚合引发剂A、D和E以外,还使用一种类型的光聚合引发剂(如下所示),其被称为光聚合引发剂F。
光聚合引发剂F:双(叔丁基苯基)碘六氟锑酸盐(通式5)
另外,芴双官能环氧是具有通式(1)所示芴结构和两个官能化环氧基团的单体(EX1020,Osaka Gas Chemical Co.,Ltd.制造)。
样品S11至S14以及对比样品R11至R13的液体物质M1所使用的单体和光聚合引发剂及其用量列在下表中。样品S1和对比样品R3与实例1中所示那些具有相同的组成。
表5
样品 | S1 | S11 | S12 | S13 | S14 | R3 | R11 | R12 | R13 | |
单体 | 丙烯酸酯甲基丙烯酸苄酯芴双官能丙烯酸酯芴双官能环氧聚氨酯双官能丙烯酸酯辛基芴丙烯酸苄酯 | 40-60---- | 40--60--- | 40-60---- | 40-60---- | -----595 | 40---60-- | 40--60--- | -4060---- | 40-----60 |
光聚合引发剂 | ADFE | 1--1 | 1--- | -1-1 | --11 | 10--1 | ---1 | 0.6--- | ---0.8 | ---20 |
(4-2-2)测量光吸收量的变化
在这个实例中,对于各自被形成为上述光学信息记录介质100的样品S1、S11-S14和对比样品R3、R11-R13,测量光学信息记录介质100在照射波长405nm光(其与记录光束L2c的波长相同)前后的光吸收量的变化(此后被称为“光吸收变化量”)。
首先,以与实例1类似的方式,用分光光度计测量光学信息记录介质100的光吸收量,从而获得光学信息记录介质在照射光之前的光吸收量(此后被称为“照射前的光吸收量”)。
然后,用光照射光学信息记录介质100。具体地,用变形棱镜使半导体激光器发射的波长405nm光成特定形状,并用光圈(iris)提取仅具有较高输出功率的部分。而且,通过准直镜将由此提取的光转换成平行光,然后使其垂直照射光学信息记录介质100长达600秒。照射光学信息记录介质100的光直径为2.3mm,由此照射的光强为55mW,其辐射能量为800mJ/cm2。
此后,光照射的光学信息记录介质100被称为被光照射的光学信息记录介质100B,使之区别于未被光照射的光学信息记录介质100。
以与对光学信息记录介质100类似的方式测量这种被光照射光学信息记录介质100B的光吸收量,从而测出照射后的光吸收量。然后,通过如下获得在405nm波长下的光吸收变化量:将在405nm波长照射前的光吸收量从在405nm波长下照射后的光吸收量中扣除。如下表示在405nm波长下的光学信息记录介质100(样品S1、S11至S4和对比样品R3、R11至R13)的光吸收变化量。
表6
样品 | 在405nm下的光吸收变化量[%] |
S1S11S12S13S14 | 3.82.52.12.37.5 |
R3R11R12R13 | -0.90.31-1.4-15.0 |
上表清楚地表明,所有样品S1和S11至S14的光吸收变化量具有2.0%或更大的较高数值。而所有对比样品R3和R11至R13的光吸收变化量具有0.31%或更小的较小数值。
另外,图11表明了样品S1和S11至S14以及对比样品R3和R11至R13对波长为330至800nm的光的光吸收变化量。该图清楚地表明,已证实样品S1和S11至S14的光吸收变化量对在350至650nm的较宽波长范围内的光具有相对较高的数值。
另外,以与实例1中的类似方式测量实例2中使用的光聚合引发剂的蒸发温度。蒸发温度列在下表中。
表7
光聚合引发剂 | 蒸发温度[℃] |
ADEF | 290280147280 |
(4-2-3)测定记录速度
以与实例1类似的方式测量样品S1和S11至S14以及对比样品R3和R11至R13的记录速度。样品S1和S11至S14以及对比样品R3和R11至R13的记录速度列在下表中。
表8
样品 | 记录时间[毫秒] | 在405nm下的热吸收变化量[%] |
S1S11S12S13S14 | 5.09.010.08.00.26 | 3.82.52.12.37.5 |
R3R11R12R13 | 900.011.013.030.0 | -0.90.31-1.4-15.0 |
上表清楚地表明,对于光吸收变化量具有2.1%或更大的较大数值的样品S1和S11至S14,所有记录时间具有10毫秒或更小的较小数值。而对于光吸收变化量具有0.31%或更小的较小数值的对比样品R3和R11至R13,所有记录时间具有11毫秒或更大的较大数值。由于对比样品R11的记录时间为11毫秒(其略高于10毫秒),因此为了将记录时间缩短至10毫秒或更短,优选将记录层101的光吸收变化量提高至0.4%或更高,进一步提高至2.1%或更高。
另外,如表1所示,对于光聚合引发剂A、D和F中的其中之一被用作产酸剂的样品S1和S11至S14,记录时间为10毫秒或更小的数值。
而且,光聚合引发剂A被用作样品S1和对比样品R11二者的产酸剂。在样品S1中将1.0重量份的光聚合引发剂A与100重量份的单体共混,在对比样品R11中将0.6重量份的光聚合引发剂A与100重量份的单体共混。
由于对比样品R11的记录时间与样品S1相比具有11毫秒的高数值,因此发现优选将0.7重量份或更多的产酸剂加入100重量份的单体中,更优选将1.0重量份或更多的产酸剂加入100重量份的单体中。
发现,当使用具有芴结构的芴双官能丙烯酸酯(样品S12和S13)和芴双官能环氧(样品11)的其中之一时,还可以缩短记录时间。由上述结果发现,当用初始化光L1对记录层进行初始化时,可以使用阳离子聚合和自由基聚合二者。换句话说,由于聚合单体的方法对记录时间没有影响,因而可以自由选择。
而且,根据样品S11还发现,当组合使用产生酸的光聚合引发剂A和由酸导致聚合的芴双官能环氧时,产生酸的产酸剂还可以被制成起到光聚合引发剂的作用,从而使单体开始光反应。例如,根据样品S1、S12和S13,认为光聚合引发剂E起到光聚合引发剂的作用,光聚合引发剂A和D仅起到产酸剂的作用,这取决于单体的聚合方法。
另外还发现,其中不具有官能团的辛基芴(通式(8))被用作具有芴结构的化合物的样品S14可以缩短记录时间。由该结果证实了,即使当不负责光反应的辛基芴被简单加入光聚合材料中时,也可以实现缩短记录时间的效果。
而且,样品S14的记录时间与样品S1和S11至S13的记录时间(记录时间为5.0至10.0毫秒)相比可以明显缩短至0.26毫秒。据信,由于辛基芴的结构因而获得这个效果。另外,由于样品S14的光吸收变化量与其他样品S1和S11至S13的2.1%至3.8%相比较大,诸如为7.5%,因此发现当光吸收变化量较大时记录时间可能进一步缩短。
另外,对于样品S1,由于实例1的热吸收变化量具有17.5%的高数值,实例2的光吸收变化量也具有3.8%的高数值,因而发现同时响应于热和光二者,记录光束L2c的吸收量发生变化。据信,对于样品S1,由于酸反应性化合物可能同时响应于光和热二者而通过记录光束L2c进行快速改性,因而可以快速形成记录标记RM。样品S1的记录时间与其他样品相比具有5.0毫秒的相对较低数值。
(4-3)结论
由所得结果发现,当阳离子生成型光聚合引发剂A、D或F作为产酸剂,并且芴双官能丙烯酸酯作为酸反应性化合物时,记录层101可以增加光吸收变化量,并且可以缩短记录时间。
另外,可以预期到,当热吸收变化量和光吸收变化量二者都增加时,通过光和热的协同作用来缩短记录时间。
而且,已证实,甚至通过添加不会通过光反应聚合的化合物(诸如辛基芴)作为酸反应性化合物,也可以增加光吸收变化量,并可以缩短记录时间。
另外,通过选择不会通过酸聚合的单体,可以使产生酸的光聚合引发剂A、D和F几乎不对初始化阶段的光反应起作用,并且可以使其仅起到产酸剂的作用。而且还证实了,通过选择会通过酸聚合的单体,产生酸的光聚合引发剂A不仅被用作产酸剂,还能作为光聚合引发剂对初始化阶段的光反应起作用。
[5.通过敏化剂改善记录速度]
本发明的发明人已证实,当记录层101中包含敏化剂时,可以明显改善记录速度。
[5-1.实例3]
在以下条件下形成样品S31至S33作为光学信息记录介质100。另外,作为对比样品,也形成对比样品R31至R34作为光学信息记录介质100。
在实例3中使用的敏化剂用H表示。另外,为了比较,使用常用的光聚合引发剂I替代敏化剂来类似地进行实验的实施。使用商购化合物作为该实验使用的聚合引发剂、敏化剂和单体。由于聚合引发剂和路易斯酸化合物是商购化合物,所以在一些情况下除了以下所示化合物以外还可能包含各种添加剂。
敏化剂H:二苯甲酮(通式(9))
光聚合引发剂I:2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(通式(24))
在将诸如光聚合引发剂、敏化剂、热聚合引发剂等等的各种物质加入100重量份的单体中以后,在暗室中进行搅拌和消泡,从而制成液体物质M1。
样品S1至S4以及对比样品R1至R4中,用于形成液体物质M1的光聚合引发剂、敏化剂和单体的用量列在下表中。在实例3中,光聚合引发剂J被用作产酸剂和蒸发物质,使用芴双官能丙烯酸酯作为酸反应性化合物。
表9
样品 | S31 S32 S33 R31 R32 R33 R34 | |
单体敏化剂光聚合引发剂热聚合引发剂 | 丙烯酸苄酯芴双官能丙烯酸酯HIJX | 40 40 40 40 40 40 4060 60 60 60 60 60 601 3 51 3 530 30 30 30 30 30 300.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 |
也就是说,敏化剂被加入对比样品R31中,从而形成样品S31至S33。另外,将用量与样品S31中的敏化剂的用量相同的光聚合引发剂I加入对比样品S31中,从而制成对比样品R32。以如上相同方式,形成对比样品R33和R34。
另外,芴双官能丙烯酸酯是二苯基芴EO改性的二丙烯酸酯(通式(6)),光聚合引发剂J是枯基甲苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐,热聚合引发剂X是二月桂酰过氧化物。
另外,将液体物质M1铺展在衬底103上,然后夹在衬底102和103之间,从而形成未固化的光学信息记录介质100a。将这种未固化的光学信息记录介质100a在100℃下加热1小时,结果形成各自被用作光学信息记录介质100的样品S31至S33和对比样品R31至R34。样品S31至S33和对比样品R31至R34中的记录层101的厚度t1为0.25mm。
[5-1-2]测量光吸收变化量
然后,对被用作光学信息记录介质100的样品S31至S33和对比样品R31至R34的光吸收变化量进行测量,以实例2类似的方式由照射光前后光吸收量的差异得到光吸收变化量。
首先,以与实例2类似的方式,用分光光度计测量光学信息记录介质100的光吸收量,从而获得光学信息记录介质在照射光之前的光吸收量。
然后,如实例2,用光照射光学信息记录介质100,从而形成被光照射的光学信息记录介质100B。在这个实例中,用光垂直照射光学信息记录介质100长达150秒。照射到光学信息记录介质100上的光直径为2.3mm,光强为55mW,光的辐射能量为200mJ/cm2。
以与对光学信息记录介质100类似的方式测量这种被光照射光学信息记录介质100B的光吸收量,从而获得照射后的光吸收量。然后,通过如下获得在405nm波长下的光吸收变化量:将在405nm波长照射前的光吸收量从在405nm波长下照射后的光吸收量中扣除。如下表示在405nm波长下的光学信息记录介质100(样品S31至S33和对比样品R31至R33)的光吸收变化量。
表10
样品 | 405nm下的光吸收变化量[%] | 增量[%] | 增加速率[%] |
S31S32S33R31R32R33R34 | 45.547.851.231.424.118.615.4 | +14.1+16.4+19.8--7.3-12.8-16.0 | +44.9+52.2+63.1--23.2-40.7-50.9 |
上表清楚地表明,含有敏化剂H的样品S31至S33与不含敏化剂H的对比样品R31相比,光吸收变化量分别增加了14.1、16.4和19.8个百分点。另外,还证实了,随着敏化剂H含量的增加,光吸收变化量也增加。样品S31至S33的光吸收变化量的增加速率分别为44.9%、52.2%和63.1%,证明光吸收变化量显著增加。
另一方面,含有光聚合引发剂I的对比样品R32至R34与对比样品R31相比,光吸收变化量分别减少了7.3、12.8和16.0个百分点。另外,还证实了,随着光聚合引发剂含量的增加,光吸收变化量减少。对比样品R32至R34的光吸收变化量的增加速率分别为-23.2%、-40.7%和-50.9%,证明光吸收变化量显著减少。
另外,图12表明了样品S31至S33以及对比样品R31至R34对波长为330至800nm的光的光吸收变化量。该图清楚地表明,已证实样品S31至S34对在350至650nm的较宽波长范围内的光具有相对较高的数值的光吸收变化量。
[5-1-3.测定记录速度]
在光学信息记录/再现装置5中,目标位置被设定在距离记录层101的表面25-200μm深处,然后记录光束L2c(即波长为405-406nm、光功率为55mW的激光)由记录/再现光源10发射出,并通过数值孔径(NA)为0.5的物镜13聚集,从而以与实例1类似的方式照射目标位置。
首先,在光学信息记录/再现装置5中,波长为405nm、光功率为55mW的记录光束通过数值孔径(NA)为0.5的物镜13照射到对比样品S31的目标位置。在这个阶段,为了测量可记录的最短时间,在光学信息记录/再现装置5中,照射记录光束L2c的时间首先被设定为1毫秒,然后以0.1毫秒递增。
然后,光学信息记录/再现装置5使光功率为1.0mW、波长与记录光束L2c相同的读取光束L2d通过具有上述相同数值孔径的物镜13照射。在这个步骤中,接收元件15能够检测具有可检测足够光量且由记录光束L2c照射11.5毫秒的位置返回的返回光L3。此后,在这个步骤中的光量被认为是参照光量,然后测量样品S31至S33和对比样品R31至R34的记录时间。
表11
样品 | 记录时间[毫秒] | 在405nm下的光吸收变化量[%] |
S31S32S33R31R32R33R34 | 9.18.68.511.512.012.813.5 | 45.547.851.231.424.118.615.4 |
在这个实例3中,为了改善记录速度,包含相对于100重量份的单体30重量份的光聚合引发剂J作为产酸剂。结果,记录速度与实例2中得到的记录速度相比明显改善了,实例2中,记录层中相对于100重量份的单体仅包含1.0重量份的产酸剂。
上表清楚地表明,对于光吸收变化量具有45.0%或更大的较大数值的样品S31至S33,所有记录时间具有10毫秒或更小的较小数值。而对于光吸收变化量具有小于35.0%的较小数值的对比样品R31至R34,所有记录时间具有11毫秒或更大的较大数值。
由于对比样品R31的记录时间为11.5毫秒(其略高于10毫秒),因此为了将记录时间缩短至10毫秒或更短,优选将记录层101的光吸收变化量提高至40.0%或更高,进一步提高至45.0%或更高。
换句话说,记录层101优选通过添加敏化剂而形成,从而使光吸收变化量与对比样品R31相比增加8.6或更多个百分点,更优选增加13.6或更多个百分点。另外,记录层101优选通过添加敏化剂而形成,从而使光吸收变化量的增加速度与对比样品R31相比增加27.4%或更多,更优选增加43.3%或更多。
另外,如表11所示,对于二苯甲酮被用作敏化剂H的样品S31至S33,记录时间为10毫秒或更小的数值。而对于采用光聚合引发剂I的对比样品R32至R34,未观测到与上述类似的效果,并证实相反使记录时间增加。
另外,根据样品S31至S33,随着敏化剂H的添加量的增加,记录时间缩短。另外,由于光吸收变化量的增加速度甚至在样品S31(其中相对于100重量份的单体仅添加1重量份的敏化剂H)中也明显增加至44.9%,因此敏化剂的含量优选被设定为0.1%或更高,更优选被设定为0.5%或更高。
如上所述,已证实当采用通式(9)所表示的二苯甲酮作为敏化剂时,光吸收变化量明显增加,并且可以缩短记录时间。
[5-2.实例4]
[5-2-1形成样品]
以与实例3类似的方式,形成样品S41至S49作为光学信息记录介质100。另外,作为对比样品R41,形成组成与实例3的对比样品R31相同的光学信息记录介质100。
在实例4中,替代实例3中使用的敏化剂H,使用由敏化剂K、L和M所表示的三种类型的敏化剂(如下所示)。
敏化剂K:4-苯基二苯甲酮(通式10)
敏化剂L:[4-(甲基苯基硫)苯基]苯基甲酮(通式11)
敏化剂M:2-萘基苯基甲酮(通式(14))
样品S41至S49以及对比样品R41所使用液体物质M1中的单体、敏化剂和光聚合引发剂的用量列在下表中。对比样品S41和对比样品R31具有相同的组成。
表12
样品 | S41 S42 S43 S44 S45 S46 S47 S48 S49 R41 | |
单体光聚合引发剂敏化剂 | 丙烯酸苄酯芴双官能丙烯酸酯JKLM | 40 40 40 40 40 40 40 40 40 4060 60 60 60 60 60 60 60 60 6030 30 30 30 30 30 30 30 30 301 3 50.5 1 31 3 5 |
热聚合引发剂 | X | 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 |
[5-2-2测量光吸收变化量]
以与实例3类似的方式测量样品S41至S49和对比样品R41的光吸收变化量。然而与实例3唯一不同之处在于,光的照射时间为30秒,其辐射能量为40J/cm2。
下表示在405nm波长下光学信息记录介质100(样品S41至S49和对比样品R41)的光吸收变化量。
表13
样品 | 405nm下的光吸收变化量[%] | 增量[%] | 增加速率[%] |
S41S42S43S44S45S46S47S48S49R41 | 23.241.960.943.666.666.321.346.863.26.1 | +17.1+35.8+54.8+37.5+60.5+60.2+15.2+40.7+57.1- | +380.0+586.9+898.4+614.8+992.0+986.9+249.2+667.2+936.1- |
上表清楚地表明,所有样品S41至S49的光吸收变化量与不含敏化剂的对比样品R41相比具有20.0%或更大明显较高的数值。另外,尽管对比样品R41与实例3的对比样品R31具有相同的组成,但是由于光的辐射能量不同,因此光吸收变化量与实例3相比具有更低的数值。
另外,所有样品S41至S49的光吸收变化量的增大速率具有240%或更大明显较高的数值。由于这些数值明显高于实例3中获得数值,因而已证实了在实例4中使用二苯甲酮衍生物所获得的敏化作用比在实例3中使用二苯甲酮所获得的敏化作用更高。
另外,图13表明了样品S41至S49以及对比样品R41对波长为330至800nm的光的光吸收变化量。该图清楚地表明,已证实样品对在350至650nm的较宽波长范围内的光吸收变化量具有相对较高的数值。
[5-2-3.测定记录速度]
以与实例3类似的方式测量样品S41至S49以及对比样品R41的记录速度。样品S41至S49以及对比样品R41的记录速度列在下表中。
表14
样品 | 记录时间[毫秒] | 在405nm下的光吸收变化量[%] |
S41S42S43S44S45S46S47S48S49R41 | 7.76.86.48.47.98.58.06.56.111.5 | 23.241.960.943.666.666.321.346.863.26.1 |
上表清楚地表明,对于光吸收变化量具有20.0%或更大的较大数值的样品S41至S49,所有记录时间具有10毫秒或更小的较小数值。而对于光吸收变化量具有6.1%的较小数值的对比样品R41,记录时间具有11.5毫秒的相对较大数值。
另外,上表清楚地表明,使用二苯甲酮衍生物作为敏化剂K、M和L的样品S41至S49与使用用量与以上相同的二苯甲酮作为敏化剂H的对比样品R41相比,可以缩短记录时间。
而且,对于使用敏化剂K和M的样品S41至S43以及S47至S49,随着各敏化剂K和M的用量的增加,记录时间缩短。一方面,对于使用敏化剂L的样品S44,尽管敏化剂L的含量增加了,但是记录时间并未缩短。由以上结果发现,可以最大程度缩短记录时间的最佳含量视敏化剂的类型而定。
而且,当将5重量份的敏化剂M(其中二苯甲酮结构中的一个苯环存在于萘基中)加入100重量份的单体中时,已证实记录时间被最大程度缩短至6.1毫秒。
如上所述,相对于二苯甲酮,优选使用二苯甲酮衍生物作为敏化剂。而且,认为优选使用在二苯甲酮中具有至少一个额外的苯环的化合物作为敏化剂。
另外,尽管图中未示出,使用通式(12)、(13)和(15)至(19)所表示的化合物作为敏化剂以与上述类似的方式形成样品SS,然后测量记录时间。根据样品SS,已证实与不含敏化剂的样品R41相比所有记录时间都被缩短至6.1-8.8毫秒,并且上述化合物作为敏化剂各自都具有增加光吸收量的作用。
[5-3.实例5]
[5-3-1.形成样品]
以与实例4类似的方式,形成样品S61至S63作为光学信息记录介质100。另外,对比样品R41与实例4的对比样品R41相同。
在实例5中,替代实例4中使用的敏化剂K、L和M,使用由敏化剂O、P和Q所表示的三种类型的敏化剂(如下所示)。
敏化剂O:N-乙基咔唑(通式(23))
敏化剂P:苯偶酰(通式20)
敏化剂Q:1,4-二苯偶酰(通式21)
样品S61至S63以及对比样品R41所使用液体物质M1中的单体、敏化剂和光聚合引发剂的用量列在下表中。
表15
样品 | S61 S62 S63 R41 | |
单体光聚合引发剂敏化剂热聚合引发剂 | 丙烯酸苄酯芴双官能丙烯酸酯JOPQX | 40 40 40 4060 60 60 6030 30 30 30110.10.8 0.8 0.8 0.8 |
[5-3-2测量光吸收变化量]
以与实例4类似的方式测量样品S61至S63和对比样品R41的光吸收变化量。
如下表示在405nm波长下光学信息记录介质100(样品S61至S63和对比样品R41)的光吸收变化量。
表16
样品 | 405nm下的光吸收变化量[%] | 增量[%] | 增加速率[%] |
S61S62S63R41 | 49.114.616.36.1 | +43.0+8.5+10.2- | +704.9+139.3+167.2- |
上表清楚地表明,所有样品S61至S63的光吸收变化量与不含敏化剂的对比样品R41相比具有14.0%或更大明显较高的数值。
另外,所有样品S61至S63的光吸收变化量的增大速率具有139%或更大明显较高的数值。由于这些数值并不逊于实例4中获得的数值,因此已证实通过实例5中使用的敏化剂可以获得与实例4中使用的二苯甲酮衍生物等同的高敏化作用。
[5-3-3.测定记录速度]
以与实例4类似的方式测量样品S61至S63以及对比样品R41的记录速度。样品S61至S63以及对比样品R41的记录速度列在下表中。
表17
样品 | 记录时间[毫秒] | 在405nm下的光吸收变化量[%] |
S61S62S63R41 | 6.78.68.911.5 | 49.114.616.36.1 |
上表清楚地表明,对于光吸收变化量具有14.0%或更大的较大数值的样品S61至S63,所有记录时间具有10毫秒或更小的较小数值。而对于光吸收变化量具有6.1%的较小数值的对比样品R41,记录时间具有11.5毫秒相对较大数值。
另外,对于使用具有咔唑结构的敏化剂O的样品S61,已证实其记录时间最短,例如为6.7毫秒。另外,对于样品S63(其中仅将0.1重量份的敏化剂Q加入100重量份的单体中),可以获得足够的缩短记录时间的作用。上述结果证明了,通过添加0.1重量份或更多的敏化剂,可以获得敏化作用。
如上所述,已证实,甚至通过不具有二苯甲酮结构的化合物,也可以获得的敏化剂作用。
[5-4.结论]
实例3-5证明了,当记录层101中包含使光吸收变化量增加的敏化剂时,可以缩短记录速度。
除了通式(9)至(19)所表示的具有二苯甲酮结构的化合物作为上述敏化剂以外,通式(20)和(21)所表示的具有苯偶酰结构的化合物以及通式(22)和(23)所表示的具有咔唑结构的化合物也是有效的。
也就是说,认为由于多个苯环与极性基团的孤电子对彼此共轭,因而各个敏化剂的波长区域向可见光区域发生移动,结果可以获得对波长405nm的记录光束L2c的敏化作用。
[6.操作和效果]
在以上结构中,光学信息记录介质100的记录层101当被具有记录光束L2c(被用作记录光)的波长的光进行照射时具有使光吸收量相对于记录光束L2c的波长而增大的性质(也就是光吸收变化量增大)。光学信息记录介质100根据被汇聚用于信息记录的记录光束L2c的波长吸收该记录光束,并使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记RM。
结果,在记录层101中,对焦点Fb附近的温度通过照射记录光束L2c来升高作出响应,可以增加对记录光束L2c的光吸收量,并且通过有效吸收记录光束L2c快速升高焦点附近Fb的温度,从而可以在短时间段内形成记录标记RM。
另外,尽管记录层101响应于高强度光(诸如聚集的记录光束L2c)可以增加光吸收量,但是在未照射记录光束L2c的区域(即未形成记录标记RM的部分)中的光吸收量仍旧很低,因此记录层101的透射率仍保持较高。也就是说,在记录层101中,尽管通过增加光吸收量可以在记录光束L2c的焦点附近快速形成记录标记RM,但是记录光束L2c可以在焦点Fb附近以外的区域内以较高透射率透过。
另外,通过光的照射使记录层101每0.25mm厚度的光吸收量增加了0.4%或更大,增加了1.0%或更大,进一步增大了2.1%或更大。因此记录光束L2c的能量可以有效转化成热量,从而可以进一步缩短形成记录标记RM的记录时间。
而且,当记录层包含光聚合引发剂A、B、D、E和F和路易斯酸化合物C中的至少一种作为蒸发温度在140℃至400℃之间的蒸发物质时,并且当记录光束L2c被汇聚用于信息记录时,使记录光束L2c的焦点Fb附近的温度升高以蒸发光聚合引发剂A、B、D、E和F和路易斯酸化合物C中的至少一种,从而形成由孔洞构成的记录标记RM。因此,通过酸对酸反应性化合物进行改性从而使记录层101有效吸收记录光束L2c的光能继而升高温度,因此光聚合引发剂A、B、D、E和F和路易斯酸化合物C中的至少一种快速蒸发,并且可以快速形成记录标记RM。
另外,所形成的记录层101中含有对记录光束L2d的照射作出响应而产生酸的产酸剂以及通过上述酸进行改性的酸反应性化合物,这些是通过记录光束L2c的照射来使相对于记录光束L2c的波长的光吸收量增加的物质。
结果,当信息被记录在记录层101中时,焦点Fb附近的光吸收量可能通过记录光束L2c的照射所产生的酸而被提高,而且记录光束L2c可以被有效吸收从而使焦点Fb附近的温度快速升高,结果可以快速形成记录标记RM。
而且,记录层101由光聚合液体物质M1所获得的固化树脂而形成,所述液体物质M1中,将诸如单体和低聚物的单体与作为蒸发物质的光聚合引发剂E至少混合在一起。在液体物质M1中,光聚合引发剂的含量相对于单体过量,因而允许光聚合引发剂残留在通过光聚合获得的记录层101中。
因此,在记录层101中,随着焦点Fb附近的温度的升高,所包含的过量光聚合引发剂蒸发,从而形成记录标记RM。
记录层101包含产生酸的产酸剂以及通过酸进行改性从而使对记录光束L2c的光吸收量增加的酸反应性化合物,并且在记录层101根据记录光束L2c的波长吸收该记录光束(该光束L2c被聚集用于信息记录)从而使焦点Fb附近的温度升高的情况下,产酸剂产生酸。
因此,在记录层101中,当酸反应性化合物被改性时,记录光束L2c被具有升高的光吸收量的改性酸反应性化合物有效吸收,从而焦点Fb附近的温度迅速升高,从而可以在短时间段内形成记录标记RM。
记录层101包含阳离子生成型光聚合引发剂和路易斯酸(各自的蒸发温度在140℃至400℃之间)和响应于阳离子生成型光聚合引发剂或路易斯酸生成的酸而改性的酸反应性化合物。在记录层101中,当记录光束L2c用于信息记录被聚集,其焦点Fb附近的温度升高,并且阳离子生成型光聚合引发剂或路易斯酸化合物蒸发时,形成孔洞记录标记RM。
因此,在记录层101中,由于被改性酸反应性化合物对记录光束L2c的光吸收量较大,因此可以通过吸收大量记录光束L2c而使焦点Fb附近的温度升高,结果可以缩短形成记录标记RM的时间。
记录层101根据记录光束L2c的波长吸收该记录光束(该光束L2c用于信息记录而被聚集),并使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记RM。另外,记录层101包含响应于记录光束L2c而产生酸的产酸剂,和通式(1)所表示的具有芴结构的化合物。
因此,在记录层101中,通式(1)所表示的具有芴结构的化合物用照射记录光束L2c时产生的酸进行改性,由此被改性的化合物的光吸收量增加,从而可以在短时间段内形成记录标记RM。
所形成的记录层101包含使光吸收变化量(即通过酸反应性化合物使光吸收量增大的速度)增大的敏化剂。
因此,当记录层101被记录光束L2c照射时,记录光束L2c的焦点Fb附近的光吸收量明显增大,从而可以有效吸收记录光束L2c,结果可以迅速形成记录标记RM。
记录层101包含极性基团位于两个苯环之间从而形成共轭体系的敏化剂。结果,通过在两个苯环之间的极性基团形成共轭体系的作用,记录层101能够使产酸剂有效生成酸,从而可以提高光吸收量。
记录层101包含具有通式(9)所示二苯甲酮结构的敏化剂。因此,通过在两个苯环之间的羰基形成共轭体系的作用,记录层101能够使产酸剂有效生成酸,从而可以提高光吸收量。具体地,通过具有特定结构(这种结构中,二苯甲酮结构上还连接苯环)的二苯甲酮衍生物,可以使羰基上的电子离域状态更稳定,从而可以改善使光吸收变化量增大的效果。
另外,已证实甚至当使用具有咔唑结构和苯偶酰结构的敏化剂时,记录层也具有与上述类似的效果。
记录层101包含至少一种通式(10)至(23)所表示的化合物。结果证明了,记录层101不仅可以明显增大光吸收变化量,还可以明显缩短记录时间。
根据以上结构,光学信息记录介质100的记录层101具有响应于用波长与记录光束L2c相同相同的光进行照射而增加光吸收量的性质。因此,在记录层101中,在信息记录步骤中,对记录光束L2c的光吸收量响应于这种记录光束的照射而增加,从而焦点Fb附近的温度迅速升高,继而可以在短时间短内形成记录标记RM,结果可以实现可以改善记录速度的光学信息记录介质。
[7.其他实施方式]
在上述实施方式中,尽管描述了其中在记录层101中形成由气泡(即孔洞)构成的记录标记RM的情况,但是本发明并不局限于此,还可以形成这样的记录标记,其中焦点Fb附近的折射率响应于记录光束L2c通过化学反应而发生变化。要点在于,用记录标记反射读取光束L2d可以产生可探测返回光L3。
另外,在上述实施方式中,尽管描述了使读取光束L2d照射到记录标记RM,并且用记录标记RM反射的返回光L3来探测记录标记RM存在与否的情况,但是本发明并不局限于此。例如,可以通过如下探测记录标记Rm存在与否:接收读取光束L2d中透过的光束,然后探测其光量的增加和减少。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了液体物质M1由单体和光聚合引发剂组成的情况,但是本发明并不局限于此。还可以添加例如热固化单体、固化单体的固化剂、粘合剂聚合物或低聚物、进行光聚合的引发剂以及必要时的增敏染料(sensitizing dye)作为液体物质M1的构成材料,只要光聚合引发剂包含在通过固化得到的记录层101中。
另外,作为必要时添加的粘合剂组分,可以包括例如如下可被用作增塑剂的化合物,诸如乙二醇、丙三醇及其衍生物、和多元醇;邻苯二甲酸酯及其衍生物;萘二羧酸酯及其衍生物;磷酸酯及其衍生物;脂肪酸二酯及其衍生物。作为该情况下使用的光聚合引发剂,优选使用如下化合物,该化合物可以通过在记录信息后进行的后处理而适当分解。另外,作为增敏染料,可以包括例如酞菁类(cyanine)、香豆素类(courmarin)和喹啉类(quinoline)染料。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了当测量在405nm波长下的热吸收变化量和光吸收变化量时通过分光光度仪测量各自波长在350至800nm范围内的光吸收量的情况,但本发明并不局限于此。例如,还可以测量对照射光强为0.3μW/cm2、波长为405nm的光的光吸收量。
另外,在上述实施方式中,尽管描述了记录层101中包含各自蒸发温度在140℃至400℃范围内的光聚合引发剂或路易斯酸化合物的情况,但本发明并不局限于此。蒸发温度在140℃至400℃的化合物也可以包含在记录层101中作为蒸发材料。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了记录层中包含的光聚合引发剂和固化树脂吸收记录光束L2c从而生热的情况,但本发明并不局限于此。例如光聚合引发剂和固化树脂的其中之一可以吸收记录光束L2c从而生热。另外,光聚合引发剂以外的化合物(诸如记录层中包含的固化树脂和/或必要时添加的添加剂)可以响应于记录光束L2c导致化学反应(诸如由热和光导致的加合反应/分解反应)从而生热,结果使焦点Fb附近的温度升高。
另外,在上述实施方式中,尽管描述了记录层101由固化树脂(即固化的光固化树脂)形成的情况,但本发明并不局限于此。例如,在由固化的热固化树脂制成的记录层中包含通过蒸发形成孔洞的蒸发物质(相当于光聚合引发剂残渣)的情况下,以及在通过初始化光L1在这种记录层中发生化学反应的情况下,可以获得与上述实施方式等同的效果。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了在初始化处理中将平行的初始化光L1照射到光学信息记录介质100上(图2)的情况,但是本发明并不局限于此。例如,还可以将漫射光或会聚光形式的初始化光L1照射到光学信息记录介质100上。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了将对光学信息记录介质100进行初始化处理的初始化光L1、在光学信息记录介质100上记录信息的记录光束L2c和再现来自光学信息记录介质100的信息的读取光束L2d设计为具有相同的波长的情况,但本发明并不局限于此。例如,当记录光束L2c和读取光束L2d被设计为具有相同波长时,初始化光L1可以被设计为具有不同波长;或者初始化光L1、记录光束L2c和读取光束L2d可以被设计为彼此具有不同的波长。
在上述情况下,优选使初始化光L1具有对形成记录层101的光固化树脂的光反应敏感的波长;使记录光束L2c具有使温度通过物质的热传导升高的波长或者具有可能被吸收的波长;使读取光束L2d具有可以获得最高分辨率的波长。在这种情况下,例如根据记录光束L2c和读取光束L2d的波长,可以适当调节物镜13的NA等(图8),而且,当记录信息和再现信息时可以分别交替使用对于记录光束L2c和读取光束L2d最佳的两种类型的物镜。
另外,对于形成记录层101的光聚合物,可以对其组分进行适当选择,从获得与初始化光L1、记录光束L2c和读取光束L2d的波长组合的最优选性质。
另外,在上述实施方式中,尽管描述了记录光束L2c和读取光束L2d(二者由记录光源/再现光源2发射)被设计为具有405-406nm波长的情况,但是该波长可以变化,只要可以在记录层101中目标位置的附近可以适当形成作为记录标记RM的孔洞。另外,如图5所示,由于样品S2、S3和S4的热吸收变化量在约350至600nm范围内的波长下以及在405nm的波长下增加,因此当记录光束L2c的波长在350至600nm的范围内进行选择时,也可以获得与上述实施方式等同的效果。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了初始化光L1、记录光束L2c和读取光束L2d分别由光学信息记录介质100的衬底102侧照射的情况,但是本发明并不局限于此。上述光或光束可以分别由衬底两侧中的任意一侧照射或者由衬底两侧照射,例如初始化光L1由衬底103侧照射。
另外,在上述实施方式中,尽管描述了在将光学信息记录介质100固定到平台4以后,光拾取装置7在X方向、Y方向和Z方向上移动,从而在记录层101中的任意位置(被设定为目标位置)处形成记录标记RM的情况,但是本发明并不局限于此。例如,在光学信息记录介质100被形成为光学信息记录介质,诸如CD或DVD,以后,可以通过旋转驱动光学信息记录介质,并且同时使光拾取装置7可以在X方向和Y方向上移动从而执行记录信息和再现信息。在这种情况下,例如可以通过在衬底102和记录层101之间的界面上形成槽型或凹坑型轨迹从而进行轨迹控制、焦点控制等等。
而且,在上述实施方式中,尽管描述了光学信息记录介质100的记录层被形成为侧边长约为50mm、厚度t1约为0.05至1.0mm的正方形的情况,但是本发明并不局限于此,记录层101可被形成具有其他任意尺寸或可被形成具有各种形状,诸如有各种尺寸的正方形、矩形或矩形平行六边形。在这种情况下,Z方向上的厚度t1优选根据记录光束L2c和读取光束L2d的透射率等来确定。
因此,衬底101和103的形状并不局限于正方形或矩形,并且可以使用各种与记录层的形状一致的形状。另外,用于衬底102和103的材料并不局限于玻璃,例如还可以使用聚碳酸酯。要点在于,可以使用各种材料,只要初始化光L1、记录光束L2c和读取光束L2d可以以相对较高的透射率透过这种材料。另外,替代使用返回光L3,通过使用被设置用于接收被透射的读取光束L2d的光接收元件根据记录标记RM的存在与否探测光调制(light modulation)的读取光束L2d,可以基于光调制的读取光束L2d使信息再现。另外,例如当可以通过记录层本身获得所需强度时,可以从光学信息记录介质100上除去衬底102和103。
另外,在上述实施方式中,尽管描述了起到光学信息记录介质作用的光学信息记录介质100由起到记录层作用的记录层101形成,但本发明并不局限于此,光学信息记录介质可以采用至少一个具有多种结构的记录层形成。
本申请包含与2008年7月2日向日本专利局提交的日本专利申请JP2008-173666以及2009年1月29日向日本专利局提交的日本专利申请JP2009-018466有关的内容,这些申请的全部内容通过引用而结合于此。
应当明白,本领域的技术人员根据设计需要和其他因素进行的不同修改、组合、子组合和变换均包含于所附权利要求或等同的范围中。
Claims (20)
1.一种光学信息记录介质,其包含:
记录层,所述记录层根据被聚集用于信息记录的记录光的波长吸收所述记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记;并且所述记录层具有当被具有所述记录光波长的光照射时使相对于所述记录光的波长的光吸收量增加的性质。
2.如权利要求1所述的光学信息记录介质,其中,通过照射具有所述记录光波长的光使每0.25mm厚的所述记录层的光吸收量增加了0.4%或更多。
3.如权利要求2所述的光学信息记录介质,其中,通过照射具有所述记录光波长的光使每0.1mm厚的所述记录层的光吸收量增加了2.1%或更多。
4.如权利要求2所述的光学信息记录介质,其中,所述记录层包含蒸发温度在140℃至400℃范围内的蒸发物质,并且当所述记录光被聚集用于信息记录时,使所述记录光焦点附近的温度升高至以蒸发所述蒸发物质,从而形成由孔洞构成的记录标记。
5.如权利要求4所述的光学信息记录介质,其中,所述记录层包含这样的材料,通过所述光的照射这种材料使相对于所述记录光的波长的光吸收量增加。
6.一种光学信息记录介质,其包含:
记录层,所述记录层根据被聚集用于信息记录的记录光的波长吸收所述记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记;并且所述记录层包含响应于记录光而产生酸的产酸剂和通过所述酸进行改性从而使对所述记录光的光吸收量增加的酸反应性化合物。
7.如权利要求6所述的光学信息记录介质,其中,所述产酸剂产生酸度强于硫酸的超强酸。
8.如权利要求7所述的光学信息记录介质,其中,所述产酸剂产生B(C6F5)4 -或SbF6。
9.如权利要求7所述的光学信息记录介质,其中,所述产酸剂包括路易斯酸。
10.如权利要求7所述的光学信息记录介质,其中,所述产酸剂包括阳离子生成型光聚合引发剂。
14.如权利要求6所述的光学信息记录介质,其中,所述酸反应性化合物包括将具有芴结构的化合物与光聚合引发剂混合进行光聚合而得到的固化树脂。
15.如权利要求6所述的光学信息记录介质,其中,所述酸反应性化合物是同时具有芴结构和环氧基团的化合物。
16.如权利要求5所述的光学信息记录介质,进一步包含敏化剂,所述敏化剂通过所述酸反应性化合物使所述光吸收量的增加速度增大。
17.如权利要求16所述的光学信息介质,其中,所述敏化剂具有至少多个苯环。
20.一种光学信息记录介质,其包含:
记录层,所述记录层根据被聚集用于信息记录的记录光的波长吸收所述记录光,使焦点附近的温度升高,从而形成记录标记;并且所述记录层包含响应于所述记录光而产生酸的产酸剂和具有以下通式(6)所表示芴结构的化合物。
通式(6)
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