專利名稱：圓盤形高密度記錄介質的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圓盤形高密度記錄介質，其具有特殊的結構用于記錄各種信息信號， 例如適宜于近場光學拾波器頭(Near Field Optical Pick up Heads)的數字數據。
背景技術：
用于記錄和再現信息信號，例如用于音頻或視頻的信息信號的記錄介質中，有已知的圓盤形光學記錄介質和圓盤形磁性記錄介質。這些記錄介質中，有光盤，信息信號在其上例如借助于凹點和凹槽以微凹凸 (micro-irregularities)的形式寫入，相變光盤、磁-光盤，利用記錄膠片的光磁效應，和用于磁性寫入信號的硬盤。為了在光學記錄介質上形成記錄層，具有與信息信號，例如數據信息或跟蹤伺服信號相關的微凹凸，例如位相凹點或預凹槽的這些記錄介質中，通常使用塑料材料基材的注塑。特別地，使用注塑設備、金屬模具和模壓機形成圓盤形基材，此時由模壓機轉錄信息信號。為對這種光盤進行信息讀取和記錄，通常通過給定數值口徑NA的簡單物鏡使波長λ的激光束經由厚度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，例如壓縮光盤(CD，λ =780 nm,NA=0. 45, d=l. 2 mm)，數字通用光盤(DVD，λ =650 nm， NA=O. 60，d=0. 6 mm)，高清晰度數字多用途光盤(HD-DVD，λ =405 nm, NA=O. 65，d=0. 6 mm) 或藍光光盤(BD，λ =405nm, NA=O. 85, d=0. lmm)使用這一遠場光學原理。通過降低λ和提高ΝΑ，光斑直徑D可以降低，因此數據密度可以提高。但是在這種遠場光學系統(d和WD > > λ)中，物鏡的NA被限制在< 1. 0的值。 為進一步提高數據密度，NA必須變得大于1.0，這可以通過近場光學系統(NFR)實現。NFR 的一種實施方法可以利用所謂的固體浸沒透鏡(SIL) (S. Μ. Mansfield, W. R. Studenmund, G. S. Kino,禾口K. Osato,“High-numerical-aperture lens system for an optical storage head (用于光學存貯器頭的高數值口徑透鏡系統)”，Opt. Lett. 18，305頁以下(1993))。 例如在由NA < 1. 0的遠場透鏡和由具有折射指數的材料制成的半球形透鏡組成的透鏡系統中，有效數值孔徑NAeff由NA · nSIL給出，如果nSIL足夠大，其將超過1.0。另一種實施方法可以借助于直SDap << λ的小孔，其可以通過具有非常窄的末端孔口的光纖實現 (H. Bruckl, Physik in unserer Zeit, 28, Jahrgang 1997 Nr. 2, p67 以下)或由光學非線性響應薄掩模層(所謂的超級分辨率增強近場結構(Super Resolution Enhanced Near Field Structure),參見J. Tominaga 等人，Advanced Physics Letters, Vol 73 (15) 1998)實現。NFR在透鏡系統或孔口表面和光盤或記錄層表面之間的WD << λ下使用電磁場。 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光盤中，使得SIL的NArff可以升高超過1. 0的遠場限制。同樣表明WD的精確性必須控制到幾nm的水平，以便獲得穩定的再現信號。這一點可以理解為衰逝波的強度隨著與透鏡表面的距離按指數衰減。為確定這種控制機理，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光盤的模態振蕩形成的WD的波動(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，這種補償僅在較低的光盤轉速下和對于低頻模態振蕩工作良好。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的高頻模態振蕩幅度，數據傳輸速率方面存在限制。其中公開的基材不滿足本發明基材的要求。為了改善同樣在高光盤轉速下的間隙伺服控制操作，必須特別改進光盤的高頻模態振蕩性能。模態振蕩由其模態頻率fn表征，所述模態頻率fn與光盤的幾何結構和楊氏模量萬與質量密度々的比率有關，與依/V)5成正比(也參見公式1)。質量因子。(參見公式 2)借助于爐3/切1^，與切115有關。就這點而論^可以用作阻抑，例如tan δ的量度。低 Q意味著高阻抑，因為tan δ高。通常，萬與C對頻率/顯示明顯依賴性。US 6，908，655 Β2關注調節在120 mm直徑、通常1. 1 mm厚的整體聚碳酸酯光盤上發生的約140 Hz的低頻(第一)模態振蕩，以及還涉及遠場光學拾波器頭。US 6908655 B2公開利用標準1 K注塑，并非可以同時平衡或優化所有關鍵參數，例如勁度、阻抑、平面性和特別是光盤的凹點/凹槽結構的可錄制性。因此建議一種復雜的夾層結構，具有現有技術光盤級聚碳酸酯的表層。因此理想的是制造由簡單的1 K注射模塑基材組成的光盤，其具有增強的勁度或增強的阻抑或兩者，并且顯示凹點/凹槽結構的高可錄制性。WO 00/48172關注于光盤的第一模態頻率(< 300 Hz)性能，據說第一模態頻率應優選設置在光盤的旋轉工作范圍外。就高頻模態振蕩(>=2000 Hz)性能而論，沒有公開解決方案。本申請實驗部分中給出的對比例3基于WO 00/48172的實施例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，獲得改善的光盤阻抑。就聚合物的化學結構而論，該實施方案不同于本發明，或者就阻抑而論該實施方案描述低(第一)模態頻率要求，但是沒有描述本發明的高頻要求。在低頻(1 Hz-16 Hz)下獲得改善的阻抑，但是不足以達到本發明的高頻模態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。US 6，391，418 Bl描述信息記錄介質的基材，由包括粘均分子量為10，000至40，000并基于聯苯、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-阻抑熱塑性樹脂組合物，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的無定形熱塑性樹脂和b) 50至10 wt%的甲基丙烯酸甲酯樹脂，其中由其模塑的制品具有某些物理性能。US 2004/0265605 Al描述一種振動阻尼數據存儲介質，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數據層。其與第一模態(低頻)振蕩有關。NFR的另一個重要特征是經由WD << λ將來自漸逝場的光偶合進入記錄介質表面，以充分利用SIL的NAeff用于降低D至X/NAeff的能力。為此，記錄介質最上面的光傳輸層的折射率實部η必須大于NArff。可以由高折射率層(HRI涂層)獲得這樣一個層，根據本發明，所述高折射率層可以形成記錄介質的最上層并允許將漸逝場中的光偶合進入記錄介質中。HRI涂層也可以用作兩個或多個再現層或記錄層之間的間隔層。為使存儲密度提高至少二倍，與最相關的遠場光學(NA< 1.0)相比，NAeff應至少> 1.41，因此HRI層的折射率的實部η應至少> 1.41。關注于遠場光學器件的現有技術不必考慮這一點。US 6，875，489 Β2或EP 1,518,880 Al關注于厚度d > 3 μ m的光傳輸層，因為這些實施方案與遠場光盤，例如BD有關。就象NFR，有效NAeff大于1.0，關鍵的是將光傳輸層厚d限制到較小值(例如< =3 μ m)，因為其更易于補償例如像差(Zijp等人，Proc. of SPIE，5380 卷，p209 以下)。除了 HRI層的上述光學性能之外和由于NFR光學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中的信息的保護層和在偶然磁頭碰撞的情況下，作為光學拾波器頭的保護層。因此當WD只有幾十nm時，HRI層應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也應較低，以使來自由可由HRI層組成的間隔層分隔的多個疊層記錄層的反射能夠足夠高以及獲得高讀取穩定性。現有技術同樣不必考慮這種光盤結構的復雜性能概況。
發明內容
因此本發明的目的是提供一種用于間隙伺服控制的NFR光盤的光學記錄介質，其中在基材上形成至少一個記錄層和一個光傳輸層，并且其中光從光傳輸層側照射用于記錄和/或再現信息信號，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。本發明的另一個目的是提供一種如上所述的光學記錄介質，其包括至少一個記錄層和一個光傳輸層，具有折射指數、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照射用于記錄和/或再現信息信號，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ASTM E 756-05，在25°C、2000 Hz下測定的至少2. 15 GPa的楊氏模量E和低于160的Q因子，以及凹點/凹槽結構的可錄制性 > 85%。發明概述
在間隙伺服控制的近場記錄和近場讀取中，透鏡和光盤表面的工作距離WD必須降低到遠低于激光的波長λ，以及必須控制在嚴格限度內。因此對于光盤的高頻模態振蕩性能以及對于光傳輸層的厚度、光學和機械性能存在嚴格要求。本發明顯示一種特殊的光盤構造的選擇，其利用合適的材料來實現這一點，從而解決上述問題。因此本發明涉及一種光學記錄介質，其中在基材上順序地形成至少一個記錄層和一個光傳輸層，和其中光從光傳輸層側發射用于記錄和/或再現信息信號，所述基材包括注塑部件和所述基材具有根據ASTM E 756-05在25°C、2000 Hz下測量的至少2. 15 GI3a的楊氏模量E和低于160的Q因子，和> 85%的可錄制性。優選本發明為根據權利要求1的光學記錄介質，特征在于基材在> Tg (玻璃化轉變溫度)"30 0C的模具溫度，優選在> Tg (玻璃化轉變溫度)-20 0C的模具溫度下模塑。本發明還涉及一種制備作為根據權利要求1的光學記錄介質基礎的基材的方法， 其中基材在> Tg (玻璃化轉變溫度)_30°C的模具溫度下相對于包括凹點和/或凹槽的壓模進行模塑，通過所述方法，所述凹點和/或凹槽被復制到基材中，可錄制性> 85%。優選實施方案的說明改變高頻下光盤的模態振蕩的方法是提高其楊氏模量E (勁度)，其使模態振蕩向更高頻率偏移，由此降低給定阻抑下的幅度，或降低其質量因子Q (提高其阻抑)以減少振蕩幅度。為克服該問題，可以以單一參數的形式改進勁度或阻抑，或同時改進兩者。光傳輸層的厚度優選為1 nm至低于3000 nm,更優選為200 nm至低于2000 nm以及特別為500 nm至低于1500 nm。基材材料的說明
形成基材的合適基材材料的實例為聚合物、共混物和配混物(填充的熱塑性樹脂組合物)，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明的聚合物樹脂不局限于以下實例。除了關于楊氏模量E和Q因子的要求之外，熱塑性樹脂、共混物或配混物應具有低吸水性、高耐熱性，以及應可用常用的方法，例如注塑、注射壓縮模塑等加工為光盤。除了關于楊氏模量E和Q因子的要求之外，熱塑性樹脂、共混物或配混物應具有低吸水性、高耐熱性，以及應可用常用的方法，例如注塑、注射壓縮模塑等加工為光盤。這種熱塑性樹脂可以選自聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯樹脂和無定形聚環烯烴以及氫化聚苯乙烯。熱塑性樹脂也可以為由不同熱塑性樹脂組成的共混物，以及為一種或多種熱塑性樹脂與填料和/或添加劑的配混物。聚碳酸酯樹脂
聚碳酸酯樹脂通常通過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獲得。可接受任何芳族二羥基化合物，只要其滿足上述條件。優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，
權利要求
1.一種光學記錄介質，其中在基材上順序地形成至少一個記錄層和一個光傳輸層，并且其中光從光傳輸層側照射用于記錄和/或再現信息信號，所述基材包括注塑部件，并且所述基材具有根據ASTM E 756-05在25°C、2000 Hz下測量的至少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.根據權利要求1的光學記錄介質，特征在于基材在>Tg (玻璃化轉變溫度)_30°C 的模具溫度下模塑。
3.根據權利要求2的光學記錄介質，特征在于模具溫度>Tg (玻璃化轉變溫度)_20°C。
4.根據權利要求1的光學記錄介質，其中所述基材具有根據ASTME 756-05，在25°C、 2000 Hz下測量的至少2. 93 GPa的楊氏模量E和低于160的Q因子。
5.根據權利要求1至權利要求3的光學記錄介質，其中所述基材為包含填料的聚碳酸酯。
6.根據權利要求5的光學記錄介質，其中所述填料具有根據莫氏硬度，低于或等于5的硬度，基于本體試樣測量。
7.根據權利要求6的光學記錄介質，其中所述填料基于d5(l低于100nm的初級納米顆粒。
8.根據權利要求1的光學記錄介質，其中所述基材具有沿著螺旋形軌跡排列的凹點， 和或軌跡間距低于350 nm的螺旋形凹槽。
9.根據權利要求1的光學記錄介質，其中所述光傳輸層為具有至少1.41的折射率實部 η的UV可固化和可旋涂樹脂。
10.根據權利要求1的光學記錄介質，其中所述光傳輸層為UV可固化和可旋涂樹脂， 其具有(i)復數折射率，其中實部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，所述實部η和虛部k在 400至410 nm波長下測量，并且所述表面粗糙度Ra由原子力顯微鏡方法測定，所述刻劃深度通過在40 g的施加重量下以1.5 cm/s的前進速率使尖部半徑為50 μ m的鉆石針在聚碳酸酯基材上的涂層上移動來測定。
11.根據權利要求1至權利要求9的光學記錄介質，其中所述光傳輸層為UV可固化和可旋涂樹脂，其包括平均粒度(d5(l)低于100 nm的納米顆粒。
12.根據權利要求1至權利要求10的光學記錄介質，其中光傳輸層的厚度為1nm至低于3000 nm，更優選為200 nm至低于2000 nm和特別為500 nm至低于1500 nm。
13.根據權利要求1的光學記錄介質，其中基材包括聚碳酸酯樹脂，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
14.制備作為根據權利要求1的光學記錄介質基礎的基材的方法，其中基材在> Tg (玻璃化轉變溫度)_30°C的模具溫度下相對于包括凹點和/或凹槽的壓模進行模塑，借助于該方法，所述凹點和/或凹槽被復制到基材中，可錄制性> 85%。
全文摘要
本發明涉及一種光學記錄介質，其中在基材上順序地形成至少一個記錄層和一個光傳輸層，并且其中光從光傳輸層側照射用于記錄和/或再現信息信號，所述基材包括注塑部件，并且所述基材具有根據ASTME756-0505在25℃、2000Hz下測量的至少2.15GPa的楊氏模量E和低于160的Q因子，和＞85%的凹點/凹槽結構的可錄制性。
文檔編號G11B7/254GK102576557SQ200980157514
公開日2012年7月11日 申請日期2009年12月12日 優先權日2008年12月25日
發明者A.邁爾, F-K.布魯德, I.張, K.希爾登布蘭, R.奧澤, R.普羅特, R.王, W.黑澤 申請人:拜爾材料科學股份公司, 拜耳材料科技(中國)有限公司