DE4115159A1 - Optisches aufzeichnungsmaterial - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches
Aufzeichnungsmaterial, insbesondere ein beschreibbares
optisches Aufzeichnungsmaterial mit einem
licht-durchlässigen Substrat auf das eine
licht-absorbierende Schicht zur Absorption eines
Laserstrahls und eine licht-reflektierende Schicht zur
Reflexion des Laserstrahls aufgebracht ist.
Aus dem Stand der Technik sind organische Farbstoffe wie
Cyanin-Farbstoffe oder Phthalocyanin-Farbstoffe bekannt
als Aufzeichnungsfilm eines beschreibbaren optischen
Aufzeichnungsmaterials.
Zum Beschreiben eines solchen optischen
Aufzeichnungsmaterials werden im allgemeinen
Laserstrahlen auf einen Mikrobereich des
Aufzeichnungsfilms gebündelt und dann die Lichtenergie in
Wärmeenergie umgewandelt, um so den Aufzeichnungsfilm zu
denaturieren, d. h. ein Loch zu bilden. Um die
Denaturierung des Aufzeichnungsfilms flüssig durchführen
zu können, werden zwei Platten, die beide aus einem
Substrat und einem darauf aufgebrachten Aufzeichnungsfilm
zusammengesetzt sind, im allgemeinen so hergestellt, daß
die jeweiligen Aufzeichnungsfilme einander in einer Art
des Aufzeichnungsmaterials gegenüberliegen, die als
"Air-Sandwich"-Struktur bezeichnet wird.
Der für das Beschreiben der optischen
Aufzeichnungsmaterialien mit der oben beschriebenen
Struktur verwendete Laserstrahl strahlt durch das
durchlässige Substrat und bildet im Aufzeichnungsfilm ein
licht-lesbares Loch. Der Laserstrahl, der für das Lesen
und Reproduzieren der im Aufzeichnungsfilm gespeicherten
Daten verwendet wird, hat eine Auslaßenergie, die geringer
ist, als die des Laserstrahls, der für das Beschreiben
verwendet wird. Wird der Laserstrahl zum Lesen verwendet,
wird der Kontrast zwischen einem Teil mit Loch und einem
Teil ohne Loch als elektrisches Signal abgelesen.
Im Stand der Technik ist auch ein Aufzeichnungsmaterial
vom sogenannten ROM-(Read Only Memory-)Typ bekannt, bei
dem die Daten vorläufig aufgezeichnet werden und das sich
von dem oben beschriebenen Aufzeichnungsmaterial
unterscheidet. Derartiges Aufzeichnungsmaterial vom
ROM-Typ findet in der Praxis breite Anwendung in der
Höraufzeichnung und in der informationsverarbeitenden
Technologie und ist nicht mit einem beschreibbaren
Aufzeichnungsfilm versehen. Es werden nämlich Löcher
(Prepits) und Stege (Pregrooves), die mit den zu
reproduzierenden Daten korrespondieren, durch ein
Preßverfahren auf einem Plastiksubstrat vorgebildet und
eine aus einem Metall, wie Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer
(Cu), Aluminium (Al) und ähnlichen, hergestellte
reflektierende Schicht wird auf dem Plastiksubstrat
ausgebildet. Außerdem wird eine Schutzschicht auf die
reflektierende Schicht aufgebracht. Ein typisches Beispiel
für ein Aufzeichnungsmaterial vom ROM-Typ ist eine
Kompakt-Disk, eine sogenannte CD. Die Beschreibung von
Aufzeichnung und Lesen von Signalen der CD ist
standardisiert, und eine Wiedergabevorrichtung für die CD
findet in Übereinstimmung mit diesem Standard weite
Anwendung als Kompakt-Disk-Player, d. h. als CD-Player.
Das beschreibbare optische Aufzeichnungsmaterial ist
ähnlich der CD in seiner Form und in der Verwendung des
Laserstrahls. Es besteht demnach der Wunsch, ein
beschreibbares Aufzeichnungsmaterial zu entwickeln, das
direkt für den CD-Player verwendet werden kann, ohne
Änderungen oder Modifikationen vorzunehmen.
Das optische Aufzeichnungsmaterial, in dem organische
Farbstoffe verwendet werden, hat jedoch keine
zufriedenstellende Beständigkeit gegen optische
Verschlechterung und hat außerdem keine zufriedenstellende
Beständigkeit unter erschwerten Umgebungsbedingungen, wie
hoher Temperatur oder hoher Luftfeuchtigkeit, so daß eine
Verbesserung in diesen Punkten gefordert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die im Stand der
Technik entgegengehaltenen Fehler und Nachteile im
wesentlichen zu eliminieren und ein optisches
Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung zu stellen, das einen
Reflexionskoeffizienten und eine Modulationsrate hat, die
hoch genug sind, um den CD-Standards zu entsprechen, und
das eine Beständigkeit gegen optische Verschlechterung und
eine Beständigkeit sogar unter erschwerten
Umgebungsbedingungen hat, wie hohe Temperatur und hohe
Feuchtigkeit.
Diese und andere Aufgaben können erfindungsgemäß dadurch
gelöst werden, daß ein optisches Aufzeichnungsmaterial zur
Verfügung gestellt wird, das ein licht-durchlässiges
Substrat, eine licht-absorbierende Schicht, die auf das
licht-durchlässige Substrat aufgebracht ist und eine
licht-reflektierende Schicht, die auf die
licht-absorbierende Schicht aufgebracht ist, enthält,
wobei die genannte licht-absorbierende Schicht einen
Cyanin-Farbstoff der folgenden Strukturformel:
und einen Quencher der folgenden allgemeinen Formel:
enthält, worin R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff bzw. eine
Substituentengruppe bedeuten.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Quencher die
folgende Strukturformel besitzen:
Außerdem kann eine Schutzschicht auf den Verbund von
licht-absorbierender Schicht und licht-reflektierender
Schicht aufgebracht werden, um dieselben zu schützen.
Mit dem erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmaterial
mit den oben beschriebenen Charakteristika wird ein
Reflexionskoeffizient und eine Modulationsrate erreicht,
die hoch genug sind, den CD-Standards zu genügen und es
wird ebenfalls eine Beständigkeit gegen optische
Verschlechterung und eine Beständigkeit sogar unter
erschwerten Umgebungsbedingungen, wie hoher Temperatur und
hoher Feuchtigkeit, erreicht.
Im folgenden werden die Figuren kurz beschrieben:
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht
eines erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmaterials
mit einem teilweisen Ausschnitt;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Schnittfläche
des optischen Aufzeichnungsmaterials aus Fig. 1;
Fig. 3a bis 4c sind graphische Darstellungen der
Durchlässigkeit der licht-absorbierenden Schicht von
erfindungsgemäßen Proben und Vergleichsproben;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der
Verschlechterung der 11T-Amplitude des Aufzeichnungsteils
in Abhängigkeit von der Zeit; und
Fig. 6 ist eine Ansicht zur Erklärung der
Bezugspotentiale hinsichtlich der CD-Standards.
Wie in Fig. 1, die eine perspektivische Ansicht des
erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmaterials mit
partiellem Ausschnitt zeigt, dargestellt ist, ist das
optische Aufzeichnungsmaterial 1 aus einem
licht-durchlässigen Substrat 11, einer licht-absorbierenden
Schicht 12, die auf dieses Substrat 11 aufgebracht ist,
einer licht-reflektierenden Schicht 13, die als weitere
darauf aufgebracht ist und eine Licht-Schutzschicht 14,
die auch weiterhin darauf aufgebracht ist,
zusammengesetzt.
Hinsichtlich der Verbesserung der Produktivität ist es
bevorzugt, das licht-durchlässige Substrat 11 mit einem
spritzgegossenen Harzsubstrat herzustellen, das aus einer
transparenten Substanz wie Polycarbonat(PC)-Harz oder
Polymethylmethacrylat(PMMA)-Harz mit einer Dicke von
ungefähr 1,0 bis 1,5 mm hergestellt ist.
Die licht-absorbierende Schicht 12, die auf das
licht-durchlässige Substrat 11 mit den oben beschriebenen
Eigenschaften aufgebracht ist, enthält einen
Cyanin-Farbstoff mit der folgenden Strukturformel:
Zusätzlich enthält die licht-absorbierende Schicht 12
erfindungsgemäß außerdem einen Quencher, der durch die
folgende allgemeine Formel [I] dargestellt werden
kann:
In der allgemeinen Formel [I], stehen R¹, R², R³ bzw.
R⁴ für Wasserstoff oder eine Substituentengruppe wie
CH₃O-, CH₃OCH₂CH₂O-, CH₃COO-, (n-C₃H₇)₂N-,
(C₂H₅)₂N- and Cl-.
(C₂H₅)₂N- and Cl-.
Als konkrete Beispiele für die Quencher dienen diejenigen
mit den folgenden Strukturformeln [Q-1] bis [Q-4]:
Unter diesen Quenchern sind die Quencher mit der
Strukturformel [Q-1] hinsichtlich des effektiven
Schutzes des Cyanin-Farbstoffes vor optischer
Verschlechterung besonders bevorzugt. Der Quencher mit
einer solchen Strukturformel [Q-1] kann die optische
Verschlechterung des Farbstoffs verhindern und insbesondere
wird er verwendet, um die Entfärbung (Verschlechterung
durch Reproduktion, die vom Leselicht hervorgerufen wird)
zu verhindern. Bevorzugterweise ist der Quencher in einer
Menge von 0,01 bis 10 mol bezogen auf 1 mol Farbstoff
enthalten.
Die licht-absorbierende Schicht 12 enthält den Quencher
und den Cyanin-Farbstoff mit den oben beschriebenen
Eigenschaften und ist auf das Substrat 11 durch übliche
Methoden wie Schleuderüberzugsverfahren (Spin-Coat-Method)
in einer Dicke von 20 bis 2000 nm aufgebracht. Für dieses
Schleuderüberzugsverfahren werden bekannte Lösungsmittel
wie Diacetonalkohol, Ethylcellosolve, Methylcellosolve,
Isophoron, Methanol, Tetrafluoropropanol und Dichlorethan
verwendet.
Die licht-reflektierende Schicht 13, die auf die
licht-absorbierende Schicht 12 mit den oben beschriebenen
Charakteristika aufgebracht ist, ist aus Metall, wie Gold
(Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu) oder Aluminium
(Al), zusammengesetzt. Die licht-reflektierende Schicht 13
wird als Film auf die licht-absorbierende Schicht 12 durch
eine der verschiedenen Dampf-Aufbringungsmethoden, wie
Vakuumverdampfen, Spritzen und Ionenüberzugsmethoden
aufgebracht, um so eine Filmdicke von ungefähr 0,02 bis
2,0 µm zu erzielen.
Die Schutzschicht 14 wird gewöhnlich auf die
licht-reflektierende Schicht 13 aufgebracht, um die
licht-absorbierende Schicht 12 und die licht-reflektierende
Schicht 13 zu schützen. Die Licht-Schutzschicht 14 wird im
allgemeinen durch Aufbringen eines Schleuderüberzugs eines
UV-härtbaren Harzes auf die licht-reflektierende Schicht
13 hergestellt und dann mit ultravioletten Strahlen
bestrahlt, um so den Überzugsfilm aus UV-härtbarem Harz zu
härten. Es können z. B. ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein
Silikonharz oder ein Urethanharz als Substanz für die
Schutzschicht als Ersatz für das obengenannte UV-härtbare
Harz verwendet werden. Die gewünschte Dicke der
Schutzschicht beträgt normalerweise 0,1 bis 100 µm.
Um das Substrat 11 vor dem Lösungsmittel zu schützen, kann
eine Zwischenschicht zwischen das licht-durchlässige
Substrat 11 und die licht-absorbierende Schicht 12
aufgebracht werden. Außerdem kann eine weitere
Zwischenschicht zwichen der licht-absorbierenden Schicht
12 und der licht-reflektierenden Schicht 13 aufgebracht
werden, um die Effektivität der Licht-Absorption und der
Licht-Reflexion zu steigern.
Das erfindungsgemäße optische Aufzeichnungsmaterial mit
den oben beschriebenen Charakteristika wird von dem
Aufzeichnungslicht im allgemeinen in einer Pulsfrequenz
bestrahlt, während das Aufzeichnungsmaterial rotiert.
Während dieses Prozesses werden Teile der
licht-absorbierenden Schicht 12 geschmolzen und dadurch
entfernt, was zur Bildung von Löchern führt. Diese so
gebildeten Löcher werden durch Aufzeichnen der
Differenz der Lichtmenge zwischen dem ursprünglichen Licht
und dem reflektierten Licht des Leselichts gelesen.
Im folgenden werden konkrete Beispiele zum
weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung gegeben.
Für die konkreten Beispiele wurde der Cyanin-Farbstoff mit
den oben beschriebenen Charakteristika als in der
Licht-Absorptionsschicht enthaltener Farbstoff verwendet
und es wurde ein Quencher mit der Strukturformel [Q-1]
oder der folgenden Strukturformel [Q*] verwendet.
Diese Cyanin-Farbstoffe und die Quencher wurden in einem
Ethylcellosolve-Lösungsmittel aufgelöst, womit dann das
Polycarbonat-Substrat, das einen Durchmesser von 120 mm
und eine Dicke von 1,2 mm hatte, in einer Dicke von 100 nm
überzogen wurde. Farbstoff und Quencher wurden in einem
Mischungsverhältnis von 5 mol Farbstoff und 1 mol Quencher
vermischt. Drei Arten von optischen
Aufzeichnungsmaterialien wurden auf die beschriebene Art
und Weise hergestellt, wie in Tabelle 1 gezeigt wird.
Die Lichtstabilitäts-Charakteristika der drei Arten von so
hergestellten optischen Aufzeichnungsmaterialien wurden
auf die folgende Art bestimmt.
Mit dem Licht einer Xenonlampe (Wellenlänge 500 bis 850
nm, Energie 32 kW/m; Wellenlänge 380 bis 620 nm,
Energie 21 kW/m) wurde von der Substratseite aus bestrahlt
und die Variation oder Änderung der Durchlässigkeit vor
und nach der Bestrahlung wurde mit einem Spektrophotometer
in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Als ein Ergebnis
der Messung wurde beobachtet, daß die Fähigkeit des
Farbstoffs zur Licht-Absorption mit der Verschlechterung
des Farbstoffs durch die Bestrahlung mit dem Licht der
Xenonlampe verringert wurde und die Durchlässigkeit
deshalb erhöht wurde. Die Variation oder Änderung der
Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Zeit ist in den
Kurven der Fig. 3a bis 3c und 4a bis 4c dargestellt,
wobei die Kurven der Fig. 3a und 4a für die
erfindungsgemäße Probe stehen, die Kurven der Fig. 3b
und 4b für Vergleichsbeispiel 1 und die Kurven der Fig.
3c und 4c für Vergleichsbeispiel 2.
Wie aus diesen Kurven zu sehen ist, wurde herausgefunden,
daß für die erfindungsgemäße Probe des Quenchers sehr
bemerkenswerte Ergebnisse für die Verhinderung der
optischen Verschlechterung des Farbstoffes erhalten
werden.
Die folgenden Versuche wurden auch ausgeführt, um Werte
für die Anti-Umgebungscharakteristika unter den
Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit und
hoher Temperatur und niedriger Feuchtigkeit zu erhalten.
Für die konkreten Beispiele wurde ein Cyanin-Farbstoff der
oben beschriebenen Charakteristika als in der
licht-absorbierenden Schicht enthaltener Farbstoff
verwendet und der Quencher mit der Strukturformel
[Q-1] wurde verwendet. Dieser Cyanin-Farbstoff und der
Quencher wurden in Ethylcellosolve-Lösungsmittel
aufgelöst und das Polycarbonatsubstrat, das einen
Durchmesser von 120 mm und eine Dicke von 1,2 mm hat,
wurde damit in einer Dicke von 100 nm überzogen. Der
Farbstoff und der Quencher wurden in einem
Mischungsverhältnis von 5 mol Farbstoff und 1 mol Quencher
gemischt. Als Substrat wurde ein Substrat verwendet, auf
das vorher durch ein Spritzgußverfahren eine spiralförmige
Vertiefung (Vertiefungshöhe: 1,6 µm; Vertiefungsbreite:
0,6 µm; Vertierungstiefe: 600A) aufgebracht worden war.
Auf die licht-absorbierende Schicht wurde eine
licht-reflektierende Schicht aus Gold mit einer Dicke von
1000 Å durch das Vakuumverdampfungsverfahren aufgebracht.
Außerdem wurde eine Schutzschicht aus einem Photopolymer
auf die licht-reflektierende Schicht aufgebracht, um so
die erfindungsgemäße Probe eines optischen
Aufzeichnungsmaterials herzustellen. Als Vergleichsproben
wurden handelsübliche Produkte anderer Firmen hergestellt.
EFM(Eight to Fourteen Modulation)-Signale wurden auf
diese Proben von optischen Aufzeichnungsmaterialien unter
den nachstehenden Bedingungen aufgezeichnet und die Proben
wurden dann unter den nachstehenden Umgebungsbedingungen
belastet.
Wellenlänge: 778 nm
lineare Geschwindigkeit: 1,4 m/s
Schreib-Energie: 5,5 mW (6,0 mW für die Vergleichsprobe)
Lese-Energie: 0,5 mW
lineare Geschwindigkeit: 1,4 m/s
Schreib-Energie: 5,5 mW (6,0 mW für die Vergleichsprobe)
Lese-Energie: 0,5 mW
(1) 70°C, 90% rel. Feucht.
(2) 70°C, trocken
(2) 70°C, trocken
Die folgenden Tabellen 2(A) und 2(B) zeigen die Änderungen
der Wiedergabesignale vor und nach dem Belasten der
Proben unter den obengenannten Umgebungsbedingungen.
In den vorstehenden Tabellen 2(A) und 2(B) sind die
jeweiligen Potentiale so definiert wie in Fig. 6:
I₀ gibt die Potentiale an der Spiegelfläche an,
Il gibt das Potential am Steg an,
Ig gibt das Potential in der Vertiefung an,
Itop gibt das Potential an der hellsten Stelle der 11T (196 KHz)-Amplitude im Aufzeichnungssignal an,
I11T gibt die 11T (196 kHz)-Amplitude im Aufzeichnungssignal an und
I3T gibt die 3T(720 kHz)-Amplitude im Aufzeichnungssignal an.
Il gibt das Potential am Steg an,
Ig gibt das Potential in der Vertiefung an,
Itop gibt das Potential an der hellsten Stelle der 11T (196 KHz)-Amplitude im Aufzeichnungssignal an,
I11T gibt die 11T (196 kHz)-Amplitude im Aufzeichnungssignal an und
I3T gibt die 3T(720 kHz)-Amplitude im Aufzeichnungssignal an.
Fig. 5 zeigt die Änderung der 11T-Amplitude des
aufzeichnenden Teils in Abhängigkeit von der Zeit in dem
Fall, daß die Belastungszeit verlängert wird.
Claims (7)
1. Optisches Aufzeichnungsmaterial, enthaltend:
ein licht-durchlässiges Substrat;
eine licht-absorbierende Schicht, die auf das licht-durchlässige Substrat aufgebracht ist; und
eine licht-reflektierende Schicht, die auf die licht-absorbierende Schicht aufgebracht ist,
wobei die genannte licht-absorbierende Schicht einen Cyanin-Farbstoff der folgenden Strukturformel: und einen Quencher der folgenden allgemeinen Formel: enthält, worin R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff bzw. eine Substituentengruppe bedeuten.
ein licht-durchlässiges Substrat;
eine licht-absorbierende Schicht, die auf das licht-durchlässige Substrat aufgebracht ist; und
eine licht-reflektierende Schicht, die auf die licht-absorbierende Schicht aufgebracht ist,
wobei die genannte licht-absorbierende Schicht einen Cyanin-Farbstoff der folgenden Strukturformel: und einen Quencher der folgenden allgemeinen Formel: enthält, worin R¹, R², R³ und R⁴ Wasserstoff bzw. eine Substituentengruppe bedeuten.
2. Optisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, worin
der Quencher in einer Menge von 0,01 bis 10 mol, bezogen
auf 1 mol Cyanin-Farbstoff, enthalten ist.
3. Optisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, worin
der Quencher durch die folgende Strukturformel dargestellt
werden kann:
4. Optisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, worin
die licht-absorbierende Schicht eine Dicke von 20 bis
2000 nm aufweist.
5. Optisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, worin
die licht-reflektierende Schicht mindestens ein Metall aus
der Gruppe bestehend aus Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer
(Cu) und Aluminium (Al) enthält.
6. Optisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 5, worin
die licht-reflektierende Schicht eine Dicke von 0,02
bis 2,0 µm aufweist.
7. Optisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, das
außerdem eine Schutzschicht umfaßt, die auf die
licht-reflektierende Schicht angebracht ist, um die
licht-absorbierende Schicht und die licht-reflektierende
Schicht zu schützen.
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