专利名称：光学信息记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用光束在其中记录信息并使用光束从其中再生信息的光学信息记录介质。
背景技术：
光学信息记录介质的典型实例包括光盘(⑶)、数字化视频光盘(DVD)以及蓝光光盘(注册商标，以下称为BD)。在光学信息记录介质中，存在记录的包括诸如音乐内容和视频内容的各种内容和在计算机中使用的各种数据的各类信息。近年来，随着视频清晰度和音乐音质的提高，需要记录的信息量增加。另外，存在增加能够记录在单个光学信息记录介质中的内容数的需求。因此，需要具有更大容量的光学信息记录介质。为了增大光学信息记录介质的容量，已经提出了一种具有能够在光学信息记录介质的厚度方向上三维地记录信息(例如，参见第2005-37658号日本未审查专利申请公开) 的构造。在该光学信息记录介质中，记录层包含响应于双光子吸收而起泡的双光子吸收材料。通过用光束照射记录层，使双光子吸收材料起泡，因此形成了由气泡(孔)组成的记录标记。作为一种三阶非线性光学效应的双光子吸收是单个分子借助于同时吸收两个光子通过虚拟能级(virtual level)而被激活的现象。双光子吸收的可能性与电场强度(即， 光强度)的平方成比例的增加。因此，记录层中包含双光子吸收材料的光学信息记录介质中(下文中，称为双光子吸收记录介质)，仅在具有最高电场强度的焦点附近发生双光子吸收。另一方面，在焦点处的部分以外的部分中不发生双光子吸收，这些部分具有低电场强度。即，激光束以很少的吸收穿过记录层，直到激光束到达焦点，然后当激光束到达焦点时由双光子吸收材料进行双光子吸收。在使用单光子吸收的典型记录层的情况下，激光束在记录层的整个区域中被吸收，因此在激光束到达记录层的较深部分时段时，激光束的光强度随时间减小。因此，在使用单光子吸收的典型记录层中，难以形成(例如)具有十个以上子层的记录层。相反，在双光子吸收记录介质中，由于激光束以很少的吸收到达焦点，因此可以形成具有十个以上子层的记录层。显然，在光学信息记录介质的记录层中形成的记录标记的形状影响再生信号的波形。例如，假设形成了在再生方向上具有相同长度的记录标记的情况，在断续地形成了多个均具有较小直径的记录标记的情况和形成了具有与多个记录标记的长度相同的长度的连续记录标记的情况之间，再生信号的形状是不同的。图6示出了再生信号和由孔组成的记录标记的形状之间的特定关系。当在记录层 11中断续地形成均具有较小直径且由孔组成的记录标记15A时，获得了矩形再生信号22。 另一方面，当以在再生方向上延伸的椭圆形形成具有相同长度的记录标记15B时，相比于断续地形成均具有较小直径的记录标记的情况，顶点较高并且再生信号22变为山形。
发明内容
在双光子吸收记录介质中，当通过用光束照射记录层形成记录标记时，部分光反应性树脂由于通过光致反应产生的热而沸腾或分解，因此形成了孔。图7A至图7C示出了从用光束L照射记录层11到形成由孔组成的记录标记15的机制。用光束L照射记录层11的照射点16 (图7A)。如图7B所示，由于树脂的沸腾或分解，在照射点16形成了孔。在照射点16产生的热扩散到照射点16周围，并且形成了温度高于或等于树脂的熔融温度的区域17。通常，构成记录层的双光子吸收材料由作为基本架构的热塑性树脂形成。因此，如果形成了其中热塑性树脂由于扩散到照射点16周围的热而被加热到高于或等于其熔融温度的温度的区域17，则区域17中的树脂被流化。流化的热塑性树脂受形成的气泡的压力和表面张力的影响。因此，如图7C所示， 孔的形状从通过用光束照射获得的形状改变为大致球形形状，并且形成了记录标记15。这里，认为记录标记15被扩大到与温度高于或等于树脂的熔融温度的上述区域17的尺寸大致相同的尺寸。如上所述，通过用光束L照射记录层，双光子吸收材料在记录层11中沸腾或分解， 随后热塑性树脂被流化，从而形成记录标记15。然而，在如上所述在记录层中断续地形成均具有小直径的记录标记以获得矩形记录信号的情况下，当热塑性树脂被流化并且形成孔时，相邻的记录标记相结合。因此，相邻的记录标记变为连续的记录标记。图8A至图8C示出了记录标记通过相邻孔的结合而变形的机制。如图8A所示，用光束L照射记录层11的两个相邻照射点16。这里，在两个照射点 16周围形成了温度均高于或等于树脂的熔融温度的区域17。如图8B所示，如果照射点16 的位置紧密，使得各个区域17彼此重叠，则在孔移动至彼此接近的同时，在照射点16形成的孔被扩大。因此，如图8C所示，两个孔结合而形成了单个连续记录标记15。如果记录标记这样被变形，则再生信号的波形变形，因此不能获得期望的再生信号。为了提高光学信息记录介质的记录密度，需要使得记录标记彼此更近。如果使得记录标记彼此靠近，则更容易引起由于热塑性树脂的流化导致的相邻记录标记的结合，因此这种记录标记变形为连续的记录标记。当紧密地形成记录标记时，不能获得期望的再生信号，这阻碍了记录密度的提高。在热塑性树脂具有像结晶树脂一样的熔点的情况下，树脂的熔融温度是指熔点， 或者在热塑性树脂像非晶态树脂一样不具有熔点的情况下，树脂的熔融温度是指玻璃化转变温度(Tg)。根据本发明的实施方式，提供了一种可以提高其记录密度的光学信息记录介质以及该光学信息记录介质的制造方法。根据本发明实施方式的光学信息记录介质包括记录层，其中，记录层包括热塑性树脂以及分散在热塑性树脂中的无机氧化物颗粒。根据本发明实施方式的光学信息记录介质的制造方法，包括如下步骤在溶剂中分散无机氧化物颗粒，以制备无机氧化物的分散介质；在分散介质中溶解热塑性树脂，以制备树脂溶液；以及在基底上涂覆树脂溶液，以形成记录层。
根据本发明实施方式的光学信息记录介质和光学信息记录介质的制造方法，提供了一种包括分散在热塑性树脂中的无机氧化物颗粒的记录层。通过分散导热率高于热塑性树脂的导热率的无机氧化物，通过用光束照射产生的热被无机氧化物吸收并扩散。因此，可以减小温度高于或等于热塑性树脂的熔融温度的区域的尺寸，并且可以抑制由流化引起的记录标记的变形。因此，可以将记录标记形成为使得其彼此更近，并且可以提高光学信息记录介质的记录密度。根据本发明实施方式，可以提供能够提高记录密度的光学信息记录介质以及该光学信息记录介质的制造方法。
图1示出了根据本发明实施方式的光学信息记录介质；图2是图1中示出的光学信息记录介质的截面图；图3是用于描述光学信息记录介质中的记录标记的记录/再生原理的示图；图4A至图4C是用于描述形成记录标记的机制、通过在记录层中分散无机氧化物实现的机制的示图；图5是用于描述用于制造根据一种实施方式的光学信息记录介质的方法的流程图；图6示出了再生信号和记录标记的形状之间的关系；图7A至图7C是用于描述在记录层中形成由孔组成的记录标记的机制的示图；以及图8A至图8C是用于描述由于相邻孔的结合而使记录标记变形的机制的示图。
具体实施例方式现在将描述本发明的实施方式，但是本发明不限于以下实施方式。按以下顺序进行描述。1.光学信息记录介质的实施方式2.用于制造光学信息记录介质的方法的实施方式<1.光学信息记录介质的实施方式>[光学信息记录介质的结构]现在将具体描述根据本发明实施方式的光学信息记录介质。图1示意性地示出了作为根据本实施方式的光学信息记录介质的实例的光盘。用作光学信息记录介质的光盘10整体上大致具有圆盘形，并且在光盘10的中心形成用于卡紧的开口 21。图2是用于描述光盘10的结构的截面图。如图2所示，光盘10包括用于记录信息的记录层11，用于覆盖记录层11的一个表面的覆盖层13以及用于覆盖记录层11的另一表面的基板14。光盘10还包括在记录层11和覆盖层13之间形成的基准层12。在记录层11中，在任意位置形成了由通过用光束照射形成的孔所组成的记录标记15。记录标记15在光盘的再生方向上形成为单层。在深度方向上形成有包括记录标记15的多个层。虽然已经描述了在光盘10的入射侧形成基准层12的情况，但是可以在入射侧的相对侧(即，在第二表面IOB侧)形成基准层12。此外，记录层11被分成记录子层，并且可以在记录子层之间形成多个基准层12。考虑到制造成本等，待形成的基准层12的数量优选地为一个或两个。例如，通过在使用压模(stamper)等形成的伺服(servo)用导槽上沉积介电膜来形成基准层12。例如，介电膜具有氮化硅/氧化硅/氮化硅/氧化硅/氮化硅的五层结构。 这里，例如，氮化硅的厚度被设置为80[nm]，并且氧化硅的厚度被设置为110[nm]。这允许介电膜对波长大约为650[nm]的光进行反射，并基本上100[% ]透射波长大约为400[nm] 的光。介电膜可以由具有不同折射率的各种材料组成，诸如，除了氮化硅和氧化硅，还有氧化钽、氧化钛、氟化镁以及氧化锌。可以根据伺服光束LS和信息光束LM的波长合适地选择介电膜的材料。覆盖层13由诸如玻璃基板、丙烯酸树脂以及聚碳酸酯树脂的各种光学材料组成， 并以高透射率透射光。记录层11的厚度优选地为0. 05[mm]以上1. 2[mm]以下。如果记录层11的厚度减小，则难以在记录层11的厚度方向上排列许多记录标记15，这使得难以增加光盘10的记录容量。如果记录层11的厚度大于1. 2 [mm]，则在更深位置不利地增大了所应用的光束的
球面像差。对光进行透射的记录层11和覆盖层13的总厚度优选地为1. 0[mm]以下。如果厚度大于1. 0 [mm]，则当光盘10的表面倾斜时，光盘10中引起的用于记录的光束的散光增加。可以在覆盖层13的外表面(不与记录层11接触的表面)用不反射入射光束的四层无机层(Nb202/Si02/Nb205/Si02)等执行抗反射涂敷(AR)处理。光盘10不用必需包括在记录层11的第二表面侧上的基板14。通过设置基板14， 可以保护记录层11并且因此易于操纵光盘10。光盘10的物理强度取决于基板14以及覆盖层13的材料和厚度。在光盘10中，通过在记录层11中形成多个中间层，可以形成多个记录层11。在记录层11和基准层12之间还可以形成槽形成层。通过在覆盖层13上粘贴光固化型或热固化型压敏粘合片，然后通过将压模转印到压敏粘合片上来形成槽形成层。可以在两侧(即，在第一表面IOA侧和第二表面IOB侧)形成基准层12，并且光束可以从第一表面IOA和第二表面IOB入射。此外，粘合层可以在记录层11和基板14之间，以及基准层12和覆盖层13之间形成。如上所述，光盘10在信息光束从其入射的、关于记录层11的入射表面侧包括基准层12。因此，在光盘10中，可以使得距离基准面的深度和距离表面的深度彼此一致，因此， 可以将对应于距离基准面的深度的球面像差典型地附加在信息光束上。因此，在光盘装置中，通过校正根据距离基准面的深度的球面像差，可以精确地校正信息光束的球面像差，这能改善光盘10的记录/再生特性。[光盘的记录/再生原理]
现在将参照图3描述光盘10中的记录标记15的记录/再生原理。如图3所示， 在光盘10中，光从作为覆盖层13的表面的第一表面IOA入射。基准层12具有形成于其中的伺服用导槽。导槽具有由(例如)与典型BD-R(可记录)盘的槽(groove)和槽脊(land)相同的槽和槽脊形成的螺旋状轨道(伺服轨道)TR。 根据用于记录和再生信息的信息光束LM的波长来选择槽和槽脊的宽度。例如，假设信息光束LM的波长是650 [nm]，则可以使用其每个都具有与DVD (数码影碟)-Rs中的槽和槽脊相同宽度的槽和槽脊。假设信息光束LM的波长是405 [nm]，可以使用其每个都具有与BD (蓝光光盘，注册商标)中的槽和槽脊相同宽度的槽和槽脊。在DVD-RAM(随机存取存储器)中， 槽和槽脊均可以具有与轨道间距的宽度相同的宽度。伺服轨道TS具有用于每个预定记录比特的序列号，该号用作地址。通过该地址指定将用伺服用光束(伺服光束LS)照射的伺服轨道(下文中称为目标伺服轨道TSG)。用信息光束LM和伺服光束LS照射光盘10。基准层12以高透射率透射信息光束 LM，并以高反射率反射伺服光束LS。例如，波长大约为405 [nm]的蓝紫色光束用作信息光束 LM。例如，波长大约为660 [nm]的红色光束用作伺服光束LS。当用伺服光束LS通过光盘装置的物镜OL照射光盘10时，伺服光束LS被基准层 12反射，并作为反射伺服光束LSr从覆盖层13侧出射。反射伺服光束LSr被光盘装置(未示出)接收。光盘装置然后根据接收的光束来控制在聚焦方向上的物镜OL的位置。因此， 伺服光束LS的焦点FS位于基准层12中。当用信息光束LM通过物镜OL照射光盘10时，信息光束LM透过覆盖层13和基准层12，并且记录层11被信息光束LM照射。此时，光盘装置使得伺服光束LS和信息光束LM 的光轴基本上彼此一致。因此，信息光束LM的焦点FM位于与基准层12中的伺服光束LS 的焦点FS垂直的法线XL上。在下文中，与目标标记层YG中的目标伺服轨道TSG对应的轨道称为目标轨道TG，并且焦点FM的位置称为目标位置PG。在记录层11由与波长为405[nm]的蓝紫色光束反应的光反应性树脂组成的情况下，当用记录用信息光束LM(下文中称为记录信息光束LMw)照射记录层11时，通过光反应性树脂的沸腾或分解，在焦点FM的位置生成气泡等。气泡等的生成在记录层11中形成了由孔组成的记录标记15。随后将具体描述光反应性树脂。在光盘装置中，例如，将待记录的信息编码成是字符“0”和“ 1，，的组合的二进制记录数据。在光盘装置中，例如，控制记录信息光束LMw的发射，使得形成记录标记15以对应记录数据的字符“1”，而不形成记录标记15以对应字符“0”。此外，在光盘装置中在旋转光盘10并且以受控方式在径向上适当移动物镜OL的同时，调整记录信息光束LMw的强度。在光盘10的记录层11中，在对应于形成在基准层12 上的伺服轨道TS的位置处依次形成包括多个记录标记15的螺旋状轨道。在与诸如光盘10的第一表面IOA和基准层12的表面基本上平行的平面中形成记录标记15。因此，在记录层11中形成了具有在平面中形成的记录标记15的层，所谓的标记层。通过在光盘10的厚度方向上改变记录信息光束LMw的焦点FM的位置，可以在记录层11中形成多个标记层。例如，通过在从光盘10的第一表面IOA侧起的光盘的厚度方向上以特定间隔依次形成标记层，可以在记录层11中形成多个标记层。
当从光盘10再生信息时，从第一表面IOA侧会聚具有相对低的光强度的用于再生的信息光束LM (读取信息光束LMi)。当在焦点FM的位置，即，在目标位置PG形成记录标记 15时，读取信息光束LMi被记录标记15反射，并变为反射信息光束LMr。光盘装置根据反射信息光束LMr的检测结果生成检测信号，并基于检测信号检测是否形成了记录标记15。在光盘装置中，例如，形成了记录标记15的情况赋值为字符“1”， 而未形成记录标记15的情况赋值为字符“0”。这样，可以再生以二进制记录数据的形式通过编码记录的信息。如上所述，在光盘装置中，通过在使用伺服光束LS的同时用信息光束LM照射目标位置PG，信息被记录在记录层11中或者从记录层11被再生。在上述光盘中，可以在基准层12 ( S卩，记录层11和覆盖层13之间的边界表面)上形成凹坑(pit)等而不是导槽。导槽和凹坑等可以结合地形成。不一定螺旋状地形成基准层12的轨道，也可以同心环状地形成。[记录层的构成]将描述上述光盘10的记录层11的构成。记录层11由光反应性热塑性树脂和分散在热塑性树脂中的无机氧化物颗粒组成。当用会聚的记录信息光束LMw照射光反应性热塑性树脂时，在记录信息光束LMw的焦点FM附近形成由孔组成的记录标记15。[热塑性树脂的构成]首先，将描述构成光盘10的记录层11的热塑性树脂。构成记录层11的热塑性树脂是光反应性树脂，其中，通过多光子吸收反应形成记录标记15。在多光子吸收反应中，仅吸收焦点FM附近(记录信息光束LMw具有相当高的光强度)的光，以引起光致反应。因此，由热塑性树脂组成的记录层11几乎不能吸收焦点FM附近之外的位置处的记录信息光束LMw，因此，记录信息光束LMw可以到达较深的位置，同时记录信息光束LMw的光强度不会被削弱。部分光反应性热塑性树脂通过由光致反应的热生成引起的沸腾或分解而挥发，因此在焦点FM附近形成由孔组成的记录标记15。这里，考虑记录速度，记录标记15的大小、 形状和位置以及记录标记15的诸如稳定性的记录特性来选择热塑性树脂。在吸收单个光子以引起光致反应的单光子吸收反应中，当通过改变记录信息光束 LMw的光强度来形成记录标记15时，记录速度通常相对于光强度基本上成反比减小。这是因为光致反应的可能性与光子数量成比例。另一方面，在吸收两个光子以引起光致反应的双光子吸收反应中，当通过改变记录信息光束LMw的光强度来形成记录标记15时，记录速度相对于光强度的平方基本上成反比减小。这是因为基本上同时吸收两个光子以引起光致反应。关于用于光盘10的热塑性树脂，当通过改变记录信息光束LMw的光强度来形成记录标记15时，记录时间优选地相对于光强度的第M次方(M ^ 2. 9，优选地M彡3. 0，更优选地M彡3. 3)成反比的减小。因此，在记录层11中，仅在记录信息光束LMw具有相当高的光强度的部分中引起光致反应。记录层11主要由引起多光子吸收反应的热塑性树脂组成。热塑性树脂相对于构成记录层的全部树脂的比例优选地为占质量的50%以上，并且尤其优选地为占质量的 70%以上。即使热塑性树脂本身的灵敏度低，也可以通过以高比例混合光反应性热塑性树脂来改善整个记录层11对多光子吸收的灵敏度。热塑性树脂优选地是重量平均分子量Mw为10000以上的聚合物。这为记录层11 提供足够高的机械强度并在物理上稳定已经形成的记录标记15的位置。因此，能够改善记录特性。热塑性树脂在其结构中优选地具有羰基和烷氧羰基的官能团。热塑性树脂在其结构中可以具有羰基和烷氧羰基，或者可以具有羰基和烷氧羰基中的一个。具有羰基或烷氧羰基的热塑性树脂的实例是具有由以下通式(1)表示的结构单元的化合物与具有羰基或烷氧羰基的化合物的聚合物。
(R1)p R3 (R2)q
^办+办 ⑴
R4在通式(1)中，RpRyRjPR4各自独立为氢原子或取代基，并且优选为氢原子、具有1至6个碳原子的烷基、芳基、环烷基、羟基或烷氧基。此外，ρ和q都是整数。以上的通式(1)表示的结构单元的实例是双酚A的聚合物或共聚物。具有羰基或烷氧羰基的化合物的实例包括碳酰氯和诸如酞酸和羧酸的二元酸。热塑性树脂特别优选为具有由以下的通式( 表示的结构单元的树脂或具有由以下的通式(3)表示的结构单元的树脂。
(R5)r R7 (R6)s O
⑵
R8在以上的通式O)中，R5, R6, R7和&各自独立为氢原子或取代基，并且优选为氢原子、具有1至6个碳原子的烷基、芳基、环烷基、羟基或烷氧基。此外，r和s都是整数。
Wt Rii (R10)u OO
^(3)在以上的通式(3)中，!^、!^、、和！^各自独立为氢原子或取代基，并且优选为氢原子、具有1至6个碳原子的烷基、芳基、环烷基、羟基或烷氧基。此外，t和u都是整数。例如，具有由以上的通式(2)表示的结构单元的树脂优选为由以下的通式(4)表
示的聚碳酸酯树脂。
权利要求
1.一种光学信息记录介质，包括 记录层，其中，所述记录层包括 热塑性树脂；以及分散在所述热塑性树脂中的无机氧化物颗粒。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，用硅烷偶联剂对所述无机氧化物颗粒进行表面处理。
3.根据权利要求2所述的光学信息记录介质，其中，所述热塑性树脂在结构单元中具有选自羰基和烷氧羰基中的至少一个官能团。
4.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，所述热塑性树脂包括选自聚碳酸酯树脂、非晶态聚芳酯树脂、以及聚甲基丙烯酸甲酯树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，所述无机氧化物包括选自A1203、 SiO2, TiO2和Y2O3中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中，通过记录用光照射而在所述记录层中形成由孔组成的记录标记。
7.一种光学信息记录介质的制造方法，包括以下步骤在溶剂中分散无机氧化物颗粒，以制备所述无机氧化物的分散介质； 在所述分散介质中溶解热塑性树脂，以制备树脂溶液；以及在基底上涂覆所述树脂溶液，以形成记录层。
全文摘要
一种光学信息记录介质，包括记录层，其中，记录层包括热塑性树脂和分散在热塑性树脂中的无机氧化物颗粒。
文档编号G11B7/26GK102237102SQ20111009384
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月21日
发明者太田阳, 岩村贵 申请人:索尼公司