專利名稱：有機光學錄音盤的制備方法
技術領域：
本發明涉及有機光學錄音盤(CD可錄音的或CD-R)的制備方法，在該盤上信息可一次錄制并與光盤(CD′s)相容。更具體地說，本發明涉及具有高反射能力和改進的錄制特性的有機光學盤的制備方法。
近來，用于制備少量CD和CD-ROM的一次寫入光盤(WORM)型CD-R已引起人們更多的注意。用戶可直接在CD-R上錄制信息，從而克服了傳統CD的最大缺點，即不能錄制信息的問題。CD-R上的信息可在傳統的光盤唱機(CDP)上復制，這樣CD-R的需求不斷增加。
如
圖1所示，CD-R盤基本包括由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、無定形聚烯烴(APO)等形成的透明樹脂基體(1)，在其上形成的作為錄制層(2)的有機染料層、金(Au)反射層(3)和UV固化的樹脂保護層(4)。為了使未錄制部分獲得即70％或以上較高的反射能力，制成與傳統的CD′相一致的CD-R，CD-R使用了昂貴的金Au代替傳統的鋁Al作為反射層的材料。所選擇的各成分都參考CD，采用具有沃泊紋道(Wobble groore)的基體能增加錄制密度。制造CD-R中的最難點是制備具有70％或以上高反射能力的盤。因此，需要用于選擇合適染料的化合物技術，紋道設計，合適厚度的錄制層設計等。
用于錄制層(2)的染料是近紅外吸收染料，它在CD-R錄音機光源的半導體激光(780～830nm)的波長內具有高的吸收能力。日本專利公開平03-66042公開的染料具有n為1.8～3.2，復合折射率k為0.04～0.12。在具有這種折射率的染料中，已知普遍使用具有下列通式結構的假吲哚基花青染料，它具有合適的光學錄制特性。 式中，l為2或3；Z為形成苯環或萘環的基團；R1是選自烷基、烷氧基、羥基、羧基、烯丙基和烷基鹵組的官能基；(Ri)m和(Ri′)n中的m和n是1～4的整數，代表取代基的數目，i代表2～5，Ri和Ri′彼此不同，(Ri)m和(Ri′)n彼此可相同或不同，各自是選自烷基、烷氧基、鹵素原子和氫原子組的取代基；和X-是陰離子如鹵素、高氯酸、烷基磺酸、甲苯磺酸等。
然而，由于花青染料的耐光性差，一般將猝滅劑與染料混合(參見日本專利公開平02-273339、03-203694、04-28588、03-203690～3和02-84384)。用作猝滅劑的染料和具有下列通式的染料已知用來改進耐光性。市場可得的材料的例子包括“NipponKayaku”的IRG-023和“Mitsui-Toatsu”的PA-1006。 (式中R1-R8是氫原子、烷基或鹵素原子) (式中R1-R8是氫原子或烷基，X是鹵素原子)CD-R的錄音原理如下。如果將光聚焦到由近紅外染料組成的錄制層上，那么在聚焦區的染料吸收光并產生熱。相鄰的基體由于染料層的溫度上升而熱變形，染料部分地熔化和分解，引起界面基體和染料的混合。結果，在基體和錄制層的界面處形成反射能力比未錄制部分低的凹凸處，產生光程差，從而以可復制的形式錄制信息。在聚焦區形成的凹凸處與傳統的反射能力低的CD凹處起相同作用，這樣錄制的CD-R盤可被錄制在傳統的CDP(光盤唱機)上。
同時，在透明樹脂基體上形成沃泊紋道，該樹脂基體支承錄制期間用于尋跡的錄制層。由于光程差根據紋道的深度、寬度和形狀而變化，為了獲得具有高反射能力的CD-R盤，應根據錄制層中使用的染料的折射率適當地設計紋道的深度、寬度和形狀。
最廣泛使用的涂層法是自旋涂層，用來制造對反射能力起決定作用的錄制層。自旋涂層法能高度控制錄制層厚度和平面度并改進可加工性。普遍使用的用于自旋涂層染料層的有機溶劑包括三氯甲烷、1，2-二氯乙烷、甲基乙基酮(MEK)、二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇等。但是，當使用上述溶劑時，常用溶劑的沸點低，干燥速度太快，由此形成如圖2所示的最終錄制層。在該圖中，紋道部分和紋間表面部分的錄制層的厚度幾乎相同，這樣在反射層和錄制層之間的界面形成反射，結果當被照射到讀數光上時產生光散射現象。于是，在使用這類溶劑的情況下，很少能獲得50％或以上的反射能力，所以該方法是不實用的。理想地，在紋道部分錄制層的厚度應該與在紋間表面部分和紋道深度形成的錄制層的厚度的總和幾乎相同。形成的錄制層應在錄制層和反射層之間具有水平界面，以使光的散射達到最小并獲得高的反射能力。然而，由于用于染料的溶劑通常溶解基體，而不損壞用作基體的PMMA或PC，同時溶解染料的溶劑是很少的。大多數情況下，首先選擇不損壞基體的溶劑，然后將染料以最大的溶解度溶解在這些溶劑中制備用于自旋涂層的染料溶液。醇類如甲醇、乙醇等廣泛地用于該目的。但花青染料在這類醇中的溶解度低，所以實際應用是困難的。此外，由于大多數的溶劑具有低的沸點和高的干燥速度，所以不能形成均勻表面的染料層。
在自旋涂層時，溶劑選擇是重要的因素，它影響最終盤的物理特性并且尤其影響在制造需要高反射能力的CD-R盤期間的反射度變化。正如上文描述的，如果染料層的形狀沿著紋道部分和紋間表面部分形成偏差，基本上難以獲得70％或以上反射能力的盤。因此，據報道采用具有高沸點溶劑的方法解決了該問題。可使用的溶劑是DMF、甲基溶纖劑(日本專利公開平02-132649和2-132656)、4-羥基-4-甲基-2-戊酮(日本專利公開平03-224792和04-167238)，等。上述溶劑的沸點分別高達153℃、124℃和166℃，其干燥速度緩慢。因此，在紋道部分形成的錄制層的厚度比在紋間表面部分的厚，從而可在錄制層和反射層之間形成水平界面。因此，由于降低了光照射時的散射，所以可制成具有高反射能力的光學盤。但DMF的表面張力與基體之間有差異，稍降低了涂層能力。因為甲基溶纖劑具有稍低的沸點，所以它難以獲得水平界面。4-羥基-4-甲基-2-戊酮部分溶解PC基體，損壞紋道，使得錄制特性變差。特別地，4-羥基-4-甲基-2-戊酮是高沸點的有機溶劑并提供了極好的錄制層。但這種溶劑損壞由低分子量聚碳酸酯組成的基體表面，導致錄制特性變差和極難以(并非不可能)尋跡。事實上，PC在4-羥基-4-甲基-2-戊酮中的溶解度極低，在某些情況下，紋道僅略微地受到損壞。這時，檢測對基體的損壞是困難的。當影響因素是溶劑時，很難發現提供CD-R缺陷的因素。使用4-羥基-4-甲基-2-戊酮作為溶劑可帶來不能檢測缺陷因素的嚴重問題。因此，需要一種有效的逆向設計。
本發明的目的是為克服現有技術中存在的上述問題，并提供一種有機光學盤的制備方法，它具有令人滿意的錄制效果和優良的可加工性。
本發明的另一個目的是通過選擇不損壞基體的合適的溶劑提供一種具有高反射能力的有機光學盤的制備方法。
用本發明的方法制備有機光學盤包括以下步驟將染料溶解在溶劑中；在基體上自旋涂層得到的溶液以形成錄制層，其中所述溶劑的制備是通過將具有120℃或以上高沸點的主要有機溶劑與選自醇和飽和烴以及不損壞所述基體組的次要溶劑混合。
本發明的上述目的通過參照附圖對優選實施方案的詳細描述變得更明顯，圖中圖1是本發明盤的部分橫截面圖的重要部分的放大圖；圖2是傳統盤的橫截面圖象，和圖3是本發明盤的橫截面圖象。
下面將詳細描述本發明。
在制備有機光學盤中，如本發明所示，將在具有沃泊紋道的PC、PMMA或APO基體上邊形成的有機染料層作為錄制層。然后，通過濺射厚度為700～2000的Au形成反射層制備CD-R盤。為了保護由此形成的CD-R盤的錄制層和反射層，采用UV固化樹脂在反射層上形成厚度為5～20mm的保護層。最后，為了完成制造過程，必要時在保護層上貼標簽。制備有機光學盤中最重要的因素是用于錄制層的染料。至于染料，一般使用上述提到的假吲哚基花青染料。為了改進花青染料的耐光性，可加入少量的猝滅劑或采用至少一種選自萘青、酞青、croconium基染料和兩種或多種混合物用作制備錄制層中的染料。猝滅劑可與染料分開加入或以與染料結合的形式加入。
至于染料錄制層的制備方法，濕自旋涂層法是合適的。以20～50rpm的低速旋轉達2～10秒將染料溶液均勻地涂敷在基體上，然后根據所需的厚度和所用的溶劑，以800～2500rpm增加的速度達30～120秒完全干燥溶劑后，獲得錄制層。這時中間水平300～600rpm的轉速在必要時可用來制備更均勻的錄制層。
當基體低速旋轉時，如果旋轉速度低于20rpm，染料溶液不能均勻分散，而如果旋轉速度高于50rpm，染料溶液由于離心力會與基體分離，不能獲得具有要求厚度的層。
當基體高速旋轉時，如果旋轉速度低于800rpm，溶劑的干燥太慢，而如果旋轉速度超過2500rpm，溶劑的干燥過快，得到不均勻的表面層。
在本發明中，為了在錄制層和反射層之間的界面上形成均勻和水平的狀態，可使用120℃或以上高沸點的溶劑如4-羥基-4-甲基-2-戊酮、DMF、甲基溶纖劑、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇等作為主要溶劑。醇如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等和飽和烴如環己烷、正庚烷等不損壞PC和PMMA基體的醇用作次要溶劑以避免由于溶劑溶解基體而引起的基體損壞。為制備助溶劑，將0.5～30％(體積比)的次要溶劑與主要溶劑混合。
一般，在有機光學盤中可使用的任何醇可用作次要溶劑。用作次要溶劑的醇優選地具有1～10個碳原子。合適醇的例子包括正常的醇類和異醇類等。優選具有5～10個碳原子的飽和烴。
主要溶劑和次要溶劑優選的混合比例為99.5～70∶0.5～30(體積比)。如果次要溶劑的量低于0.5％，不可能獲得添加次要溶劑所獲得的效果，如果超過30％，染料的溶解度變低，并且在涂層過程中可沉淀出染料顆粒，會形成不平表面的染料層。
下面使用助溶劑形成染料層，通過濺射形成Au反射層。理論上，對于錄制層的最大反射能力來說，反射層的合適厚度為700或以上。鑒于位置的厚度偏差，優選地為1000或以上。
為了保護CD-R盤的錄制層和反射層，采用UV可固化的樹脂在反射層上形成厚度為5～20μm的保護層。用于形成保護層的樹脂是已經用于形成CD保護的UV可固化的樹脂。最后，在保護層上貼標簽完成制造。
通過下面的實施例進一步闡述本發明。但是，下面實施例的詳述并不意味著限制，而是僅僅為了說明。實施例1將3.2gNK-529，假吲哚基花青染料(Nippon Kankoh ShikishoKenkusho)，溶于體積比為85/15的4-羥基-4-甲基-2-戊酮/甲醇的100ml助溶劑中，制備染料溶液，將染料溶液自旋涂層在PC基體上，在基體的表面上有預成形的沃泊紋道。然后將基體以10rpm旋轉5秒，并以1500rpm旋轉90秒充分地干燥。采用濺射法形成厚度為1000的Au反射層。其后，用UV可固化樹脂，EX-704(日本Dain-ippon Ink化學公司)，以2500rpm在反射層上形成10μm的保護層。采用光學盤測定儀(構自Apex公司OHMT-500)測定制備的CD-R盤的反射能力、CNR、BER等，評價得到的有機光學盤的錄制特性。試驗結果于表1中所示。實施例2用與實施例1中描述的相同方法制備CD-R盤，除了通過在10rpm 10秒和2000rpm 60秒的條件下，自旋涂層染料溶液制備錄制層外，該染料溶液是通過將4.7gNK-3219(Nippon Kankoh Shik-isho Kenkusho)溶解在100ml體積比為85/15的甲基溶纖劑/丁醇的助溶劑中制備的。實施例3用與實施例1中描述的相同方法制備CD-R盤，除了在10rpm 10秒和1700rpm 90秒的條件下通過自旋涂層染料溶液制備錄制層外，該染料溶液是通過將4.0g NK-3219(Nippon Kankoh-ShikishoKenkusho)溶解在100ml體積比為90/10的4-羥基-4-甲基-2-戊酮/乙醇的助溶劑中制備的。實施例4用與實施例1中描述的相同方法制備CD-R盤，除了通過在10rpm 10秒和2000rpm 60秒的條件下自旋涂層染料溶液制備錄制層外，該染料溶液是通過將3.2gNK-3219和1.5g IRG-023(Nipp-on Kayaku有限公司)作為猝滅劑溶解在100ml體積比為90/10的甲基溶纖劑/丁醇的助溶劑中制備的。對比例1用與實施例1中描述的相同方法制備CD-R盤，除了使用甲醇單獨作為制備染料溶液的溶劑外。對比例2用與實施例2中描述的相同方法制備CD-R盤，除了使用4-羥基-4-甲基-2-戊醇單獨作為制備染料溶液的溶劑外。對比例3用與實施例2中描述的相同方法制備CD-R盤，除了使用體積比為68/32的甲基溶纖劑/丁醇的助溶劑作為制備染料溶液的溶劑外。對比例4用與實施例3中描述的相同方法制備CD-R盤，除了使用體積比為90/10的4-羥基-4-甲基-2-戊酮/MEK的助溶劑作為制備染料溶液的溶劑外。對比例5用與實施例4中描述的相同方法制備CD-R盤，除了使用三氯甲烷單獨作為制備染料溶液的溶劑外。
表1反射能力 CNR BER 涂層附注(％) (dB) (×10-4) 狀態實施例173 51 1.5 良好實施例271 48 2.0 良好實施例370 47 1.8 良好實施例470 48 3.2 良好對比例135 34 94.5差對比例260 40 7.0 良好 部分損壞基體對比例355 37 553.6 差 染料顆粒沉淀對比例453 36 15.4差 部分損壞基體對比例5-- - - 基體損壞結果表明在未使用助溶劑的比較例中，錄制層的涂層狀態差或基體部分地被損壞。然而，根據本實施例采用助溶劑的盤具有優良的盤特性。
權利要求
1.有機光學盤的制備方法，其包括步驟將染料與溶劑混合形成溶液；在基體上自旋涂層該溶液形成錄制層，其中，所述的溶劑包括具有120℃或以上高沸點的主要有機溶劑，和選自由醇和飽和烴并不損壞所述基體的次要溶劑。
2.根據權利要求1中的有機光學盤的制備方法，其中，所述的具有120℃或以上高沸點的主要有機溶劑是一種選自二甲基甲酰胺、2-甲氧基乙醇(甲基溶纖劑)、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、2-乙氧基乙醇和2-丁氧基乙醇的溶劑。
3.根據權利要求1中的有機光學盤的制備方法，其中，所述的醇具有1～10個碳原子和飽和烴具有5～10個碳原子。
4.根據權利要求1中的有機光學盤的制備方法，其中，具有120℃或以上高沸點的主要有機溶劑選自二甲基甲酰胺、2-甲氧基乙醇(甲基溶纖劑)、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、2-乙氧基乙醇和2-丁氧基乙醇，所述的醇具有1～10個碳原子和飽和烴具有5～10個碳原子。
5.根據權利要求3中的有機光學盤的制備方法，其中，所述的醇是正常的醇或異醇。
6.根據權利要求1中的有機光學盤的制備方法，其中，所述的主要溶劑是4-羥基-4-甲基-2-戊酮和所述次要溶液是醇。
7.根據權利要求1中的有機光學盤的制備方法，其中，所述主要溶劑和所述次要溶劑的混合比為99.5～70∶0.5～30(體積比)。
8.根據權利要求1中的有機光學盤的制備方法，其中，通過以20～50rpm的速度旋轉2～10秒，然后以800～2500rpm增加的速度旋轉30～120秒，將染料溶液均勻地涂層在基體上。
9.根據權利要求4中的有機光學盤的制備方法，其中，所述的醇是正常的醇或異醇。
10.根據權利要求2中的有機光學盤的制備方法，其中，所述的主要溶劑是4-羥基-4-甲基-2-戊酮和所述的次要溶劑是醇。
全文摘要
本發明公開了一種有機光學錄音盤的制備方法，其包括以下步驟將染料溶解在復合溶劑中，復合溶劑是通過將具有120℃或以上的高沸點的主要有機溶劑與不損壞基體作為次要溶劑的醇或飽和烴混合制備的；并在基體上自旋涂層得到的溶液。由于溶劑具有高沸點，所以可降低干燥速度，這樣獲得的錄制層具有與紋道無關的平面，并且基體可不受到次要溶劑的損壞。因此，本發明提供了具有高的反射能力和改進的錄制特性的有機光學盤。
文檔編號G11B7/244GK1142107SQ9511720
公開日1997年2月5日 申請日期1995年9月28日 優先權日1994年9月30日
發明者許永宰, 南泰榮 申請人:第一合纖株式會社