光学记录介质、其记录和再现方法及光学记录和再现装置的制作方法

专利名称：光学记录介质、其记录和再现方法及光学记录和再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优选地被特定应用于一次写入多次读取的DVD盘的光学记录介质(下文有时称为“光学信息记录介质”或“信息记录介质”)，其记录和再现的方法，以及使用该光学记录介质的光学记录和再现装置。
背景技术：
除了光学记录介质如只读数字通用盘(DVD)之外，可记录的DVD(例如，DVD+RW、DVD+R、DVD-R、DVD-RW和DVD-RAM)已经投入实际使用。
DVD+R和DVD+RW得益于可记录压缩光盘(CD-R和CD-RW)的常规技术的扩展，并且为了维持DVD+R和DVD+RW与只读DVD的再现兼容性，将DVD+R和DVD+RW设计为使记录密度(例如，道间距和信号标记长度)和基底的厚度与CD的相互兼容。例如，用按照如下与CD-R相同的方式制造DVD+R将信息记录基底与另外一个与第一基底相同形式的相同结构的基底层压在一起，其中在该信息记录基底中在该基底上形成记录层并且在该记录层上形成反射层。记录层通常包括染料。
对于CD-R，其记录层还包括染料。CD-R的一个特征是具有满足CD标准的高反射率(65％)。然而，为了获得具有上述结构的高反射率，该记录层在记录和再现的光波长下必须满足特定的复合折射率，并且染料的光吸收特征必须是合适的。这些对DVD而言也是必须满足的性能。
为了增加现有的只读DVD的记录容量，已经提出具有两个记录层的只读DVD。例如，图1是示意性地表示具有两个记录层的DVD的层组成的横截面视图。第一基底101和第二基底102通过包括UV固化树脂的中间层105彼此层压在一起。在第一基底101的内表面上形成了第一记录层103，并且在第二基底102的内表面上形成了第二记录层104。形成第一记录层103作为介电膜的半透明膜。形成第二记录层104作为金属膜的反射膜。在第一记录层103上，形成凹凸形的记录标记，并且通过再现激光的反射或干涉作用，读取记录信号。在图1所示的DVD中，在两个记录层中读取信号；因此，该DVD可获得高达8.5GB的存储容量。
第一基底101和第二基底102均具有约0.6mm的厚度，并且中间层105具有约50μm的厚度。形成作为第一记录层103的半透明膜，使其反射率为约30％；用于再现第二记录层104的激光在第一记录层103中由于反射而衰减整个激光强度的约30％。之后，经衰减的激光在第二记录层104的反射膜处反射，并且该激光再次在第一记录层103处衰减之后，该激光从该光学记录介质出射。通过将作为再现光的激光在第一记录层或第二记录层上聚焦，并且检测反射光，可以再现各记录层的信号。同时，对于DVD，用于记录和再现的激光具有约650nm的波长。
然而，到目前为止，仅仅存在具有可从一个表面读取的单记录层的可记录DVD、DVD+R、DVD-R和DVD+RW。为了增加这些光学记录介质的存储容量，由于以下原因，必须从两个表面再现信息。用于记录和再现的单面双层光学记录介质包括第一记录层和第二记录层，并且当信号通过施加聚焦于位于距光学拾取头(optical pickup)较远的第二记录层上的激光进行记录时，在第二层上记录所需的光吸收和光反射由于该激光在第一记录层中衰减而不相容。
例如，专利文献1提出一种结构，其中，在记录中，可以从光学记录介质的一侧写入含有有机染料的两个记录层中，而在再现中，也可以从光学记录介质的一侧从上述两个记录层中读取。然而，该文献仅仅提出一种层压两个现有类型的基底的结构，其中，一个设置成在该基底的表面上施加激光用于记录，并且另一个设置成从该记录层表面施加激光，但仍然没有解决上述有关在第二记录层中的光吸收和反射的问题。而且，该专利文献也没有公开记录信号的任何验证结果。此外，存在难以在第二记录层上形成记录标记的问题，因为该记录介质的结构与常规CD-R和DVD+R的结构不同。
常规的单层光学记录介质从入射光侧依次包括基底、颜料层、反射层和保护层。相反，双层光学记录介质的第二记录层从入射光侧依次包括层压层、(无机保护层)、记录层、反射层和基底，其中该光已经透过第一记录层，并且在记录层(相邻层)中的记录标记形成的环境是不同的。因此，难以获得适合DVD系统的记录和再现性能如调制和抖动。
而且，专利文献2和3提出了一种光学记录介质，其中双层光学记录介质的第二记录层从透过第一记录层的入射光侧依次包括层压层、无机保护层、记录层、反射层和基底。然而，这些专利文件仅仅公开了记录标记的有无(调制)，并且其方案等同于专利文献1中所述的方案，即层压两个基底的结构，其中一个配置成对基底的表面施加激光用于记录，而另一个配置成对记录层的表面施加激光；而关于记录和再现的问题仍然没有解决。
另一方面，对于现有的单层光学记录介质，例如专利文献4到7探讨了在用于记录层的颜料的热解过程中质量减少的特性。然而，在这些现有技术中，在单面双层光学记录介质的情况下，在第二记录层中记录标记的形成中的性能还是不足。因此，按照实际情况，需要更多的改进。
专利文献1 日本专利申请特许公开JP11-66622A专利文献2 JP2000-311384A专利文献3 JP2003-331473A专利文献4 日本专利JP3074715B专利文献5 JP09-58123A专利文献6 JP10-188341A专利文献7 JP11-134708A发明内容本发明的目的是提供一种包括第一记录层和第二记录层的高性能单面双层光学记录介质，其中可以在位于离施加激光的基底较远的第二记录层中获得良好的记录信号性能，并且降低串扰量；其光学记录和再现方法，以及使用上述记录介质的光学记录装置。
本发明的光学记录介质依次包括第一基底、第一信息层、中间层、第二信息层和第二基底，其中第一信息层包括第一记录层，并且第二信息层包括第二反射层、含有有机染料的第二记录层和保护层，并且对应于基于第二记录层中有机染料的热分析的DTA峰宽的热解温度范围为45℃或更低。
在本发明的光学记录介质中，因为基于第二记录层中有机染料的热分析的DTA峰宽，即热解温度范围，为45℃或更低，因此即使从位于离光进入方向较远的第二记录层也可以获得良好的记录信号性能，还可以在降低记录标记之间的串扰量的情况下获得优异的记录信号性能。
优选地，本发明的光学记录介质具有以下方面通过将光施加到光学记录介质的第一基底的表面，信息在第一记录层和第二记录层上至少被记录或再现；第二层中的热解温度范围为20℃或更低；基于第二记录层中有机染料的热分析的DTA峰值的热解温度为200℃到350℃；第二记录层中有机染料的最大吸收波长和吸收峰波长中的任一种处于580nm和620nm的范围内；第二记录层中的有机染料包括选自斯夸鎓(squarylium)金属螯合物的化合物；第二记录层的厚度为50nm到100nm；包括第一记录层的第一信息层仅仅用于再现，并且第一记录层包括反射膜；第一信息层包括具有有机染料的第一记录层和第一反射层；保护层包括ZnS；保护层的厚度为80nm到180nm；第二反射层包括Au、Al、Ag和基于这些金属的合金中的任何一种；中间层的厚度为40nm到70nm；并且第二基底包括导向槽，并且该导向槽的深度为20nm到60nm。
采用根据本发明的光学记录介质的记录和再现方法，通过对光学记录介质的第一基底的表面施加波长为580nm到720nm的光，信息在第一记录层和第二记录层上至少被进行记录或再现。
采用根据本发明的光学记录介质的记录和再现方法，信息可以被稳定地记录和再现，这是因为记录标记之间的串扰量可以被抑制，并且可以从位于离施加激光的基底较远的第二记录层中获得良好的记录信号性能。
本发明的光学记录和再现装置包括光源和本发明的光学记录介质，其中通过对光学记录介质的第一基底的表面施加波长为580nm到720nm的光，信息在第一记录层和第二记录层上至少被记录或再现。
对于本发明的记录和再现装置，信息可以被稳定地记录和再现，这是因为记录标记之间的串扰量可以被降低，并且可以从位于离施加激光的基底较远的第二记录层中获得良好的记录信号性能。


图1是示意地表示常规光学记录介质的层组成的实例的截面图。
图2是示意地表示本发明的光学记录介质的层组成的实例的截面图。
图3是示意地表示本发明的光学记录介质的层组成的另一实例的截面图。
图4是示意地表示本发明的光学记录介质的第一信息层的层组成的实例的截面图。
图5是示意地表示本发明的光学记录介质中第二信息层的层组成的实例的截面图。
图6表示在用于记录层的有机染料的吸收光谱中最大吸收波长与记录和再现波长之间的关系。
图7是斯夸鎓金属螯合物的热分析图表。
图8是表示热解温度范围和I3R即最短记录标记的调制的增加率之间的关系的示图。
具体实施例方式
(光学记录介质)本发明的光学记录介质依次包括第一基底、第一信息层、中间层、第二信息层和第二基底；和任选的其它层。
对于光学记录介质，通过把光施加到光学记录介质的第一基底的表面，信息在第一记录层和第二记录层上至少被记录或再现。
在本发明的第一结构中，光学记录介质的第一信息层包括形成包括反射层的只读第一记录层的信息坑；和任选的其它层如保护层、底涂层和硬涂层。
在本发明的第二结构中，光学记录介质的第一信息层包括具有有机染料的第一记录层和第一反射层；和任选的其它层如保护层、底涂层和硬涂层。
此外，第二信息层包括从光入射平面的表面侧依次层压的保护层、具有有机染料的第二记录层和反射层；和任选的其它层。
在具有第一记录层和第二记录层的单面双层光学记录介质中，当以已经在第一记录层和第二反射层中衰减的光在第二记录层中形成记录标记时，由于在相当于双层ROM如DVD-ROM的第一记录层中吸收光的量而发生光衰减。因此，难以在第二记录层中获得记录灵敏度。而且，在第二记录层中，由于光学像差，容易发生聚焦抵消(focus offset)；记录标记被扩展，因此容易增加相邻道发生串扰的问题。而且，对于串扰，在第二基底中形成的槽的形状是增加串扰发生的因素。换句话说，当从光进入的平面看，等高线的极(the polarity of the contour)取向时，在台阶上(凸出部分)形成记录标记。因此，槽对防止标记扩展是无效的。即使当在台阶上形成记录标记时，由于第二记录层的主要反射表面是第二记录层和第二反射层之间的界面，必须将槽的深度降低到相当于第一记录层的槽的深度，以便获得相当于第一记录层的反射率。这也容易导致在第二层中串扰的发生增加。
因此，在本发明中，为了通过抑制第二记录层中的记录灵敏度和记录标记的扩散来确保抖动，采用了以下对策(i)选择能形成记录标记而在记录中不伴有热形变的材料；(ii)形成与第二记录层相邻的保护层作为防形变层，以防止热形变；和(iii)调节第二基底中的导向槽的深度，以便在第二记录层中获得高的反射率。
在下文中，详细描述上述(i)到(iii)项。
首先，对于(i)项，包含于第二记录层中的有机染料的热解温度范围优选为45℃或更低，更优选为20℃或更低。在本文中，热解温度是指热分析中的差热分析(DTA)的峰值，其中升温速率为10℃/分并且样品量为5mg。热解温度范围是指对应于DTA峰宽的温度范围。通过形成如上所述的含有有机染料的第二记录层，可在较少串扰的情况下获得良好的记录信号性能。
此外，包含于第二记录层中的有机染料的热解温度优选为200℃到350℃，更优选为250℃到350℃。当热解温度超过350℃时，记录灵敏度容易下降。当它低于200℃时，热稳定性受损，并且记录标记容易扩散。
在下文中详细描述的斯夸鎓金属螯合物是第二记录层中的有机染料的优选实例。
在本文中，图7表示对由以下式(1)表示的斯夸鎓金属螯合物的热分析的结果。这些热解图表的结果表明由下式表示的斯夸鎓金属螯合物具有位于点A处的DTA峰值(约280℃)和B-C的DTA峰宽(约15℃)。
--式(1)
第二记录层具有优选为50nm到100nm(500到1000)，更优选为60nm到90nm的厚度。当第二记录层的厚度小于50nm时，不能获得光学记录介质的良好的抖动性能。另一方面，当第二记录层的厚度大于100nm时，容易增加光学记录介质的串扰和抖动。第二记录层在导向槽处的厚度与在台阶处的厚度的比例优选为0.8到1.0。
第二记录层的光吸收可以通过调节第二记录层的厚度或有机染料的光吸收性能来控制。用于第二记录层的有机染料的最大吸收波长及记录和再现波长被设置为使它们具有图6所示的关系。在图6中，尽管最大吸收波长和吸收峰值波长彼此一致，但是也存在它们不一致的情况。如果是在这种情况，吸收峰值波长而不是最大吸收波长及记录和再现波长被设置为使其具有类似于图6中的关系。对于DVD记录和再现激光波长，为了获得优良的记录信号性能，该有机染料的最大吸收波长或吸收峰值波长优选为580nm到620nm。当最大吸收波长或吸收峰值波长低于该范围时，记录灵敏度不足，而当它高于这个范围时，难以获得反射。
接下来，对于(ii)项，由于在第二记录层上形成的保护层也有效用作阻挡层，该阻挡层从中间层保护第二记录层，可以容易地用粘合剂作为溶解有机染料的中间层使两个基底彼此层压在一起。
用于设置保护层的材料的优选实例包含具有高透光率的无机物如SiO、SiO2、MgF2、SnO2、SnS、ZnS和ZnS-SiO2。在它们之中，最优选的是主要包括ZnS的材料，它具有低的结晶度和高的反射率。
主要包括ZnS的材料的优选实例包含ZnS-SiO2、ZnS-SiC、ZnS-Si、ZnS-Ge、ZnS-ZnO-GaN和ZnS-ZnO-In2O3-Ga2O3。在结晶度方面，在这些材料中ZnS含量的比例优选为60摩尔％到90摩尔％。
保护层的厚度没有限制，并且可以根据应用适当选择。该厚度优选80nm到180nm(800到1800)。当厚度小于80nm(800)时，记录信号的调制(对比度)不能令人满意。保护层的厚度优选为180nm(1800)或更低，以便该保护层起到防形变层的作用。
而且，对于(iii)项，第二基底中的导向槽具有优选为20nm到60nm(200到600)的深度。通过在第二基底中形成具有上述范围内的深度的导向槽，可抑制由第二基底中的导向槽导致的反射光衰减，使得可容易地在第二记录层中获得高的反射率。
在本文中，本发明的光学记录介质的层组成的实例示意性地如图4和5所示。
图4表示第一信息层。图4包括第一基底1；第一染料记录层2；第一反射层3；记录标记4；透明的中间层5；槽6；和台阶7。在第一信息层中形成的记录标记4是在第一基底的槽6处形成的。
图5表示第二信息层。图5包括第二基底11；第二记录层12；第二反射层13；第二记录标记14；透明的中间层15；槽16；台阶17；和无机保护层18。在第二信息层中形成的记录标记14是在第二基底的台阶17处形成的。
如图4和5所示，在第一基底和第二基底中形成的槽的形状不相同。例如，对于具有4.7GB的存储容量和0.74μm的道间距的DVD+R或DVD-R来说，第一基底的槽具有优选为150nm到200nm(1500到2000)的深度和优选为0.1μm到0.35μm的宽度(槽的底部)。这是因为，如图4中所示，在第一基底中形成的槽的深度和宽度的上述范围适合于利用界面反射，因为存在一种趋势当通过旋转涂覆法形成第一记录层时，有机染料容易填充该槽，并且因此根据第一基底中填充的涂覆液体的量和槽的形状确定第一记录层和第一反射层之间的界面形状。
另一个原因是如图5所示，通过第二基底中槽的形状来确定第二记录层和反射层之间的界面形状，并且上述槽深适合于利用界面反射。对于记录和再现波长(约650nm)，第二基底的导向槽具有优选为0.1μm到0.35μm的宽度(在槽的底部)。具有比上述范围更大的宽度或深度的槽导致低的反射率；另一方面，具有比上述范围更小的深度或宽度的槽由于记录标记的形状不规则而导致抖动增加。
接下来，参考附图详细说明本发明的光学记录介质的结构。
图2表示根据本发明的第一结构的光学记录介质的示范性层组成。在这个实例中，第一记录层203仅仅用于再现，而第二记录层207用于记录和再现。图2包括第一基底201；第二基底202；包括反射膜的第一只读记录层203；中间205；保护层206；含有有机染料的第二记录层207；和第二反射层208。通过把光施加到第一基底表面来进行记录和再现。
图3表示根据本发明的第二结构的光学记录介质的示范性层组成。在这个实例中，第一记录层209和第二记录层207均用于记录和再现。图3包括第一基底201；含有有机染料的第一记录层209；第一反射层210；第二基底202；中间层205；保护层206；含有有机染料的第二记录层207；和第二反射层208。通过把光施加到第一基底表面来进行记录和再现。
同时，本发明的一个特征是在第二记录层中采用具有特定热解性能的有机染料。这个特征可以用于缺少图2和3中的第一记录层的单层光学记录介质。
本发明的光学记录介质具有一种结构，其中，当在DVD+R和CD-R中时，由于在含有有机染料的记录层(染料记录层)的全部界面上的多重干扰作用，可以获得高的反射率。记录层优选具有大的折射率n和相对小的消光系数k；更优选地，n大于2，且k大于0.03并小于0.2。在染料记录层的光吸收带中，通过利用长波端的性能，可以获得这种光学性能。
-记录层-如上所述，在第一信息层中存在两种类型的第一记录层。一种包括仅仅用于再现的反射膜，而另一种含有有机染料。第二信息层的第二记录层包括满足上述热解温度和热解温度范围的有机染料。
反射膜是通过由例如类似于下述用于反射层的材料的金属或合金制成的膜形成的，并且形成信息坑。
用于第一记录层和第二记录层的有机染料没有限制，并且可以根据应用适当选择。有机染料的实例包括花青染料、偶氮染料、四氮杂紫菜嗪(tetraazaporphyarzine)染料、酞菁染料、吡喃鎓染料、硫代吡喃鎓(thiopyrylium)染料、薁鎓染料、斯夸鎓染料、斯夸鎓金属螯合物、甲 (formazan)鳌合染料、金属(如Ni和Cr)络盐染料、naphtoquinone染料、蒽醌染料、靛酚染料、靛苯胺染料、三苯甲烷染料、三烯丙基甲烷染料、铵染料、二亚胺鎓染料、亚硝基化合物染料。在它们之中，至少一种染料优选选自四氮杂紫菜嗪(tetraazaporphyrazine)染料、花青染料、偶氮染料、斯夸鎓染料或斯夸鎓金属螯合物，因为具有以下优点该膜的光吸收谱的最大吸收波长或吸收峰值波长位于580nm和620nm的范围内，并且容易用约650nm的激光波长实现所需的光学性质；可以容易地通过涂布溶剂来沉积膜；并且可以容易地调节光学性能。对于第二记录层，尤其优选斯夸鎓金属螯合物，因为容易实现所需的热解性能。
斯夸鎓金属螯合物优选例如由下式(2)所示的斯夸鎓化合物和金属组成。可以根据国际公开号WO02/50190中所述的方法或基于国际公开号WO02/50190中的方法生产斯夸鎓化合物和其金属螯合物。
式(2)在式(2)中，Q表示碳原子或氮原子。
而且，R1表示可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的芳基、和可以具有取代基的杂环基团中的任何一种。
此外，R2表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烷氧基、可以具有取代基的芳烷基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的氨基、可以具有取代基的杂环基团中的任何一种。
R3和R4可以彼此相同或不同，并且它们表示可以具有取代基的烷基；R3和R4可以通过R3和R4中相邻碳原子之间的键形成可以具有取代基的脂环烃环或杂环。
然而，当Q表示氮原子时R4不存在。R5表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的芳烷基、和可以具有取代基的芳基中的任何一种。
R6表示卤素原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的芳烷基、可以具有取代基的芳基、三氟甲基、硝基、氰基、和可以具有取代基的烷氧基中的任何一种。
对于n，n是0到4的整数。当n为2到4时，多个R6可以彼此相同或不同。此外，两个R6可以通过R6中相邻碳原子之间的键形成可以具有取代基的芳环。
在式(2)中，烷基和烷氧基的烷基部分是碳数优选为1到15、更优选为1到8的直链或带支链的链。其实例包括碳数为3到8的烷基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、叔戊基、己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。
芳烷基优选具有7到19，更优选7到15的碳数。其具体实例包括苯甲基、苯乙基、苯丙基和萘甲基。
芳基优选具有6到18，更优选6到14的碳数。其具体实例包括苯基、萘基、蒽基和甘菊环基。
卤素原子的具体实例包括氯原子、溴原子、氟原子和碘原子。
杂环的实例为那些衍生自包括杂原子如氮、氧、硫和硒的各种杂环化合物。在这种杂环中，包括杂环的原子数目是包括含杂原子的环的原子总数，并且它优选为5到8，更优选为5到6。
此外，杂环包括，除了单环以外，具有多个(优选为2到8个，更优选为2到6个)杂单环的稠合多环杂环化合物或具有整合的链式多环结构的杂环。而且，杂环优选包括碳环稠合的碳环，其中碳环如苯环和萘环稠合到所述碳环稠合的碳环。
同时，杂环包含芳烃杂环和脂肪族杂环。
其具体实例包括吡啶环、pyradine环、嘧啶环、哒嗪环、喹啉环、异喹啉环、酞嗪环、喹唑啉环、喹喔啉环、吡啶并吡啶环、邻二氮萘环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、三唑环、四唑环、噻吩环、呋喃环、噻唑环、唑环、吲哚环、异吲哚环、吲唑环、苯并咪唑环、苯并三唑环、苯并噻唑环、苯并唑环、嘌呤环、咔唑环、吡咯烷环、哌啶环、哌嗪环、吗啉环、硫代吗啉环、高胡椒吖啶环、高胡椒吖嗪环、四氢嘧啶环、四氢喹啉环、四氢异喹啉环、四氢呋喃环、四氢吡喃环、二氢苯并呋喃环和四氢咔唑环。
R3和R4可以用相邻碳原子形成脂环烃环或杂环。脂环烃环具有3到8的碳数，并且它可以是饱和或不饱和的。其具体实例包括环丙烷环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、环戊烯环、1，3-环戊二烯环、环己烯环和环己二烯环。杂环的实例与上述杂环的那些相同。
通过两个相邻R6中碳原子之间的键形成的芳环的优选实例包括苯环和萘环。
烷基中的取代基的实例包括羟基、羧基、卤素原子和烷氧基。烷氧基的烷基部分的实例与上述的那些相同。
芳烷基、芳基、烷氧基、杂环基、芳环和脂环烃环中的取代基的实例包括常用的取代基如羟基、羧基、卤素原子、取代或未被取代的烷基、烷氧基、硝基和取代或未被取代的氨基。烷基或烷氧基的烷基部分的实例与上述的那些相同。取代氨基包含单烷基取代的胺基和二烷基取代的氨基。用于取代胺基的烷基的实例也与上述的那些相同。
连接到每一基团上的取代基的数目没有限制，并且可以根据应用适当选择。例如，该数目优选为一个或多个，更优选两个到五个。
该金属优选包括两个到三个配体。该金属的实例包括铝、锌、铜、铁、镍、铬、钴、锰、铱、钒和钛。尤其是，包含铝的斯夸鎓金属螯合物作为光记录材料具有优异的光学性能。
第一记录层和第二记录层根据应用可以包括其它组分，如聚合物材料、稳定剂、分散剂、阻燃剂、润滑剂、抗静电剂、表面活性剂和增塑剂。
聚合材料的具体实例包括各种材料如离聚物树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、天然聚合物、硅树脂和液体橡胶；和可被分散混合的硅烷偶联剂。稳定剂的实例包括过渡金属络合物。
可以通过任何普通方法如气相沉积法、溅射法、化学气相沉积(CVD)法和溶液涂覆法，形成第一记录层和第二记录层，并且它们可以通过下文所述的光学记录介质的制备方法进行制造。
第一记录层具有优选为10nm到500nm(100到5000)，更优选40nm到80nm(400到800)的厚度。当第一记录层的厚度小于10nm时，第一记录层的记录灵敏度可降低。另一方面，当该厚度大于500nm时，可降低第一记录层中的反射率。
-基底-仅仅在通过对基底表面施加激光进行记录和再现的情况中，基底对所使用的激光应该是透明的；在从记录层记录和再现的情况中，基底不必透明。因此，由于在本发明中，对第一基底的表面施加具有580nm到720nm的记录波长的光，只要第一基底是透明的，第二基底的透明度无关紧要。
基底的材料没有限制，并且可以根据应用适当选择。用于基底的材料实例包括塑料，如聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树酯、聚烯烃树脂、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂；玻璃；陶瓷；和金属。
基底通常具有盘的形状。通常，道间距优选为0.7μm到1.0μm；对于具有大容量的光学记录介质，道间距优选为0.7μm到0.8μm。
-第一和第二反射层-作为用于该反射层的材料，优选对激光具有高反射率的材料。优选材料的实例包括金属和半金属如Mg、Se、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ca、In、Si、Ge、Te、Pb、Po、Sn和SiC。在它们之中，在较高反射率方面，最优选Au、Ag和Al。这些材料可以单独或结合使用、或作为其合金使用。
反射层的厚度优选为5nm到300nm(50到5000)，更优选5nm到30nm(50到300)，尤其优选10nm到15nm(100到150)。在第一记录层包含仅用于再现的反射膜或第一记录层含有有机染料并且在第一记录层上形成反射层的情况中，优选的是控制反射层的厚度，使反射层的透光率为40％或更大。较厚的反射层容易降低透光率。为了在确保耐用性的同时使厚度维持在上述范围，由作为主要材料的Ag和少量金属如Nd、Cu、Pd和In的合金组成的合金是优选的，其具有最高的反射和透射效率。通常，辅助金属的量优选为0.2质量％到2质量％。
第二反射层的厚度没有限制，并且可以根据应用适当选择。第二反射层的厚度优选为100nm到300nm(1000到3000)。
-中间层-对于中间层，材料没有限制，只要该材料粘合第一信息层和第二信息层，并且可以根据应用适当选择。在生产率方面，该材料优选基于丙烯酸酯、环氧或尿烷的UV固化或热固性粘合剂和热熔性粘合剂。
中间层的厚度没有限制，并且可根据记录和再现系统的光学条件适当选择。用于DVD系统的中间层的厚度优选为40μm到70μm。
本发明的光学记录介质可任选包括基底表面硬涂层、底涂层和其它层。
基底表面硬涂层用于以下目的(1)保护记录层(吸收/反射层)以免擦痕、灰尘和污垢，(2)改进记录层(吸收/反射层)的保存稳定性和(3)改进反射率。为了这些目的，可使用无机材料或有机材料。优选的无机材料的实例包括SiO和SiO2。优选的有机材料的实例包括聚甲基丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树酯、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、纤维素、脂肪族烃树脂、芳族烃树脂、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯树脂、丙烯酸酯基UV固化粘合剂、环氧基UV固化粘合剂、尿烷基UV固化粘合剂、氯丁橡胶、蜡、醇酸树脂、干性油和松香。在它们之中，UV固化树脂由于其优异的生产率而是最优选的。
底涂层用于以下目的(1)改进粘合剂，(2)阻挡水和气体，(3)改进记录层的保存稳定性，(4)改进反射率，(5)保护基底和记录层免遭溶剂侵害，和(6)形成导向槽，引导坑和预先格式。
对于目的(1)，可以使用以下材料聚合物材料如离聚物树脂、聚酰胺树脂、乙烯基树脂、天然树脂、天然聚合物、硅树脂和液体橡胶；和硅烷偶联剂。
对于目的(2)和(3)，除了上述聚合物材料之外，可使用无机化合物如SiO2、MgF2、SiO、TiO2、ZnO、TiN和SiN、和金属或者半金属如Zn、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Au、Ag和Al。
对于目的(4)，可使用金属如Al和Ag，和具有金属光泽的有机薄膜，如由次甲基染料和呫吨染料制成的薄膜。
对于目的(5)和(6)，可使用UV固化树脂、热固性树脂和热塑性树脂。
底涂层的厚度没有限制，并且可以根据应用适当选择。底涂层的厚度优选为0.01μm到30μm，更优选0.05μm到10μm。
根据应用，正如记录层那样，底涂层、保护层、中间层和基底表面硬涂层可以另外包括稳定剂、分散剂、阻燃剂、润滑剂、抗静电剂、表面活性剂和增塑剂。
(光学记录介质的制造方法)本发明的光学记录介质的制造方法包含第一信息层形成步骤、第二信息层形成步骤、层压步骤和任选的其它步骤。
<第一信息层形成步骤>
仅用于再现的第一信息层的形成步骤包括在第一基底通过溅射形成反射层的步骤，其中在第一基底表面上至少已经形成槽或坑。记录和再现第一信息层的形成步骤包括通过在第一基底上涂布具有有机染料的涂覆液体然后干燥的第一记录层的形成步骤，其中在第一基底表面上至少已经形成槽或坑。其上形成第一记录层的基底可通过与常规的DVD+R和DVD-ROM相同的步骤生产。
-第一记录层的形成步骤-仅用于再现的第一记录层的形成步骤包括通过溅射的反射层形成步骤。记录和再现第一记录层的形成步骤包括通过在第一基底上涂布含有有机染料和有机溶剂的涂覆液体然后干燥的第一记录层的形成步骤，其中在第一基底表面上至少已经形成槽或坑。
用第一记录层的涂覆液进行涂覆的示范性方法包括旋转涂覆法、喷雾法、辊涂法、浸渍法和自旋涂覆法。在它们之中，由于可以通过调节第一记录层的有机溶剂的密度、粘度和干燥温度，因此优选自旋涂覆法。
上述有机溶剂没有限制，并且可以根据应用适当选择。有机溶剂的实例包括以下溶剂醇如甲醇、乙醇、异丙醇和2，2，3，3-四氟丙醇；酮如丙酮、甲基乙基酮和环己酮；酰胺如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；亚砜如二甲亚砜；醚如四氢呋喃、二噁烷、二乙基醚和乙二醇单甲基醚；酯如醋酸甲酯和酯酸乙酯；卤代脂肪族烃如氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳和三氯乙烷；芳族烃如苯、二甲苯、一氯苯和二氯苯；溶纤剂如甲氧基乙醇和乙氧基乙醇；和烃如己烷、戊烷、环己烷和甲基环己烷。
-第一反射层的形成步骤-第一反射层的形成步骤包括通过成膜法在第一记录层上形成反射层。
成膜法的实例包括真空气相沉积法、溅射法、等离子体CVD法、光CVD法、离子镀法和电子束蒸发法。在它们之中，优选溅射法，因为它具有优异的大规模产率和膜质量。
<第二信息层形成步骤>
第二信息层形成步骤包括第二反射层形成步骤、第二记录层形成步骤、保护层形成步骤和任选的其它步骤。其上形成第二记录层的基底可以用与常规的DVD+R和DVD-ROM相同的步骤生产。
-第二反射层的形成步骤-第二反射层形成步骤包括在其上至少已经通过成膜法形成槽或坑的第二基底上形成反射层的步骤。
成膜法的实例包括真空气相沉积法、溅射法、等离子CVD法、光CVD法、离子镀法和电子束蒸发法。在它们之中，优选溅射法，因为它具有优异的大规模产率和膜质量。
-第二记录层形成步骤-第二记录层形成步骤包括通过在反射层上涂布含有有机染料的涂覆液体然后进行干燥的形成第二记录层的步骤。该涂布方法与用于第一记录层的方法相同。
-保护层形成步骤-保护层形成步骤包括通过成膜法在第二记录层上形成保护层的步骤。
成膜法的实例包括真空蒸发法、溅射法、等离子CVD法、光CVD法、离子镀法和电子束蒸发法。在它们之中，优选溅射法，因为它具有优异的大规模产率和膜质量。
<层压步骤>
层压步骤是通过中间层将第一信息层与第二信息层层压在一起，其中第一和第二记录层位于光学记录介质的内侧。
在其上已经形成保护层的第二信息层的表面上通过滴加的方式来输送粘合剂。在叠加第一信息层并且粘合剂在第二信息层上均匀地铺展之后，通过紫外线照射使粘合剂硬化。优选通过紫外线照射硬化的粘合剂，因为它具有高的透光率。
其它步骤的实例包括底涂层形成步骤和硬涂层形成步骤。
(光学记录介质的记录和再现方法)本发明光学记录介质的记录和再现方法包括通过对第一基底的表面施加具有记录波长为580nm到720nm的光，在第一记录层和第二记录层上记录和再现信息。
具体地说，通过物镜对光学记录介质的第一基底的表面施加记录光如半导体激光(例如具有振动波长为650nm)，同时使光学记录介质以给定的线速度或给定的恒定角速度旋转。第一记录层和第二记录层吸收所施加的光，并且由此升高其局部温度。然后，例如，形成坑，导致记录层的光学性能改变，并且因此记录了信息。可以通过向第一基底的表面上施加激光，同时以给定的线速度旋转光学记录介质，并且检测反射光，来再现记录的信息。
采用本发明的光学记录介质的记录和再现方法，可以稳定地记录和再现，这是因为可以降低记录标记之间的串扰量，并且甚至可以从第二记录层获得良好的记录信号性能。
(光学记录和再现装置)本发明的光学记录和再现装置是通过将来自光源的光施加到本发明的光学记录介质上来记录信息的光学记录装置。
光学记录装置的结构没有限制，并且可以根据应用适当选择。光学记录装置的实例包括发射出激光如半导体激光的激光源；安装在主轴上的聚光透镜，其将从激光源发射的激光会聚到光学记录介质；检测从激光源发射出的一部分激光的激光检测器；光学元件，其将从激光源发射出的激光引导到聚光透镜和激光检测器；和任选的其它单元。
在光学记录和再现装置中，光学元件将从激光源发射出的激光引导到聚光透镜；聚光透镜会聚激光并将其施加到光学记录介质上；结果，在光学记录介质上进行记录。在本文中，在光学记录装置中，将从激光源发出的部分激光引导至激光检测器，所述激光检测器根据检测的激光量控制从激光源发射出的激光强度。激光检测器将所检测的激光量转化为电压或电流并且作为检测信号输出。
其它单元的实例包括控制单元。控制单元没有限制，只要该控制单元能控制上述单元中的每一单元，并且可以根据应用适当选择。控制单元的实例包括序列发生器和电子计算机。
采用本发明的光学记录和再现装置，可以在本发明的光学记录介质上进行具有高反射率和高调制的稳定记录和再现，降低记录标记之间的串扰量，并且可以获得良好的记录信号性能。
本发明提供以下方面高性能的光学记录介质及其记录和再现方法，其中甚至可以从位于双层光学记录介质中较远的第二记录层中获得良好的记录信号性能，该光学记录介质包括第一记录层和第二记录层，并且降低了记录标记之间的串扰量；和光学记录和再现装置。
在下文中，将参考以下给出的实施例更详细地解释本发明，但是这些实施例不应该理解成限制本发明。
(实施例1)-光学记录介质的制备-制备由聚碳酸酯树酯制成的、具有120mm的直径和0.57mm的厚度的、其上形成有32nm(320)的深度和0.25μm的宽度(在槽的底部)的导向槽的凹凸形图案的第二基底，其中，所述图案具有0.74μm的道间距。在第二基底上，通过用Ar作为溅射气体的溅射法形成具有150nm(1500)的厚度的包含AgIn(Ag对In的混合比率以原子计为99.5比0.5)的第二反射层。
接下来，在第二反射层上，通过使用将斯夸鎓染料化合物A溶解在2，2，3，3-四氟丙醇中而制备的涂覆液体进行旋涂形成具有厚度为80nm(800)的第二记录层，所述斯夸鎓染料化合物A由式(3)表示，并且具有表1所示的取代基。
接下来，在第二记录层上，通过使用Ar作为溅射气体的溅射法形成包含ZnS-SiC(ZnS∶SiC的摩尔比率是8∶2)的保护层，使该保护层具有150nm(1500)的厚度。
如上所述，制备第二信息层。
对于第二记录层的光吸收光谱，最大吸收波长是607nm，并且最大光吸收波长处的吸收率(Abs)为1.19。在此，使用截面透射电子显微镜(TEM)图像测定第二记录层的厚度。
图7是对斯夸鎓染料化合物A的热分析图表(升温速率10℃/分；样品量5毫克)。这表明热解温度为279.7℃，并且热解温度范围为约15.2℃。此外，热解过程中的损失量为8.6％。
--式(3)另一方面，制备由聚碳酸酯树酯制成的、具有120mm的直径和0.58mm的厚度的、其上形成具有150nm(1,500)的深度、0.25μm的宽度(在槽的底部)的凹凸图案的第一基底，其中所述图案具有0.74μm的道间距。在第一基底上，使用将斯夸鎓染料化合物A和由式(4)表示的甲 (formazan)金属螯合物B以A对B混合比基于质量计为7比3的混合物溶解在2，2，3，3-四氟丙醇中而制备的涂覆液体进行旋涂形成具有厚度为50nm(500)的第一记录层。
接下来，在该第一记录层上，通过用Ar作为溅射气体的溅射法形成具有12nm(120)的厚度且包含AgIn(Ag对In的混合比以原子计为99.5比0.5)的第一反射层。
如上所述，制备第一信息层。
--式(4)然后，用UV固化粘合剂(由Nippon Kayaku Co.，Ltd.制造的KARAYADDVD576)将第一信息层和第二信息层层压以形成厚度为50±5μm的中间层。最后，制得具有图3所示层结构的双层光学记录介质。
<评估>
在如上制备的光学记录介质的第二信息层上，用657nm的波长、0.65的数值孔径(NA)和9.2m/秒的线速度记录DVD(8-16)信号之后，评估第二记录层中的再现。发现第二记录层具有19％的反射率(I14H)、90％的调制(I14/I14H)和记录之后20或更低的PI Sum 8；获得了满足DVD-ROM标准的信号性能。在此，PI Sum 8是由DVD标准定义的用于数据误差的参数，显示连续8个ECC块(blocks)的未校正的PI误差的数量；根据DVD标准，PI Sum8小于280。而且，为了评估，还采用了PulseTech Products Corporation制造的DDU 1000作为记录评估装置。
进一步，通过以下方程式(1)，用记录单一道中和记录连续轨道中的增加率计算最短记录标记的调制I3R((I14H-I3L)/I14H)，并且评估串扰量。结果如表2和图8所示。同时，当增加率ΔI3R为0.10(10％)或更大时，通常，容易更频繁地发生记录和再现误差，因为由于设置为用于记录单一道的最佳记录条件或最佳功率控制(OPC)和记录连续数据的记录性能之间的差异，导致记录条件的结构误差增加。此外，由于相邻道上记录标记的影响，难以实现根据DVD标准的小于9％的抖动。
<方程(1)>
增加率ΔI3R＝[I3R(连续记录)-I3R(单一道记录)]/I3R(连续记录)(实施例2到6和对比例1到3)-光学记录介质的制备-除了将作为第二记录层材料的斯夸鎓金属螯合物A改为由式(3)表示的并且包含表1所示取代基的斯夸鎓金属螯合物B到I以外，用与实施例相同的方式制备光学记录介质。对于斯夸鎓金属螯合物B到I中每一种，热解温度和热解温度范围用与实施例1相同的方式测量。结果如表1所示。
<评估>
用与实施例1相同的方式评估每一种光学记录介质。发现反射率(I14H)为19％、调制(I14/I14H)为90％、并且记录之后的PI Sum 8为20或更低。因此，获得了满足DVD-ROM标准的信号性能。
同样，用与实施例1相同的方式评估串扰量。结果如表2和图8所示。
(实施例7)-光学记录介质的制备-除了第二记录层的厚度改为50nm(500)并且含ZnS-SiC的、其中ZnS对SiC的摩尔比为8比2的保护层的厚度改为180nm(1800)以外，用与实施例1相同的方式制备光学记录介质。
<评估>
用与实施例1相同的方式评估每一种光学记录介质。发现18％的反射率(I14H)、65％的调制(I14/I14H)和记录之后20或更低的PI Sum 8；获得了满足DVD-ROM标准的信号性能。
同样，用与实施例1相同的方式评估串扰量。结果如表2和图8所示。
(实施例8)-光学记录介质的制备-除了第二记录层的厚度改为100nm(1000)并且含ZnS-SiC、其中ZnS对SiC的摩尔比为8比2的保护层的厚度改为80nm(800)以外，用与实施例1相同的方式制备光学记录介质。
<评估>
用与实施例1相同的方式评估每一种光学记录介质。发现19％的反射率(I14H)、92％的调制(I14/I14H)和记录之后20或更低的PI Sum 8；获得了满足DVD-ROM标准的信号性能。
同样，用与实施例1相同的方式评估串扰量。结果如表2和图8所示。
(实施例9)-光学记录介质的制备-除了制备由聚碳酸酯树脂制成的具有直径为120mm和厚度为0.58mm的、其上具有深度为150nm(1500)的DVD-ROM坑的第一基底并且通过用Ar作为溅射气体的溅射法在第一基底上沉积包含AgIn(Ag对In的混合比以原子计为99.5比0.5)的且具有厚度为12nm(120)的反射层来形成仅用于再现的第一信息层以外，用与实施例1相同的方式制备光学记录介质。
<评估>
用与实施例1相同的方式评估每一种光学记录介质。发现反射率(I14H)为21％、调制(I14/I14H)为89％和记录之后PI Sum 8为20或更低；获得了满足DVD-ROM标准的信号性能。
表1

表2

在此，在表1中，Me表示甲基、Ph表示苯基、Benz表示如式(5)所示稠合的苯环 --式(5)同样在表2中，I14R表示I14/I14H；REF(％)为I14H；且不对称表示信号不对称、((I14H+I14L)/2-(I3H+I3L)/2)/I14。
根据表1到2和图8的结果，在第二记录层中的有机染料的热解温度范围在45℃或更低的实施例1到8表明抑制了记录标记之间的串扰量，并且实现了良好的记录信号性能。而且，图8表示在热解温度范围越窄的情况下获得了较小的串扰。
相反地，对比例1到3具有超过45℃(大于约55℃)的热解温度范围；它们显示最短记录标记的调制改变了10％或更大。
工业实用性本发明的光学记录介质，包括第一记录层和第二记录层，其中即使从位于离施加激光的基底比第一记录层更远的第二记录层也可以获得良好的记录信号性能，该光学记录介质可以有利地应用到一次写入多次读取的DVD系统如DVD+R和DVD-R，这是因为抑制了串扰量并且可以提供良好的记录信号性能。
权利要求
1.一种光学记录介质，依次包括第一基底、第一信息层、中间层、和第二基底，其中第一信息层包括第一记录层，第二信息层包括第二反射层、含有有机染料的第二记录层和保护层，并且对应于基于第二记录层中有机染料的热分析DTA峰宽的热解温度范围为45℃或更低。
2.根据权利要求1的光学记录介质，其中，通过对该光学记录介质的第一基底的表面施加光，在第一记录层和第二记录层上进行记录和再现信息中的至少任何一种。
3.根据权利要求1到2中任何一项的光学记录介质，其中第二记录层中的热解温度范围为20℃或更低。
4.根据权利要求1到3中任何一项的光学记录介质，其中热解温度，基于第二记录层中的有机染料的热分析的DTA峰值，为200℃到350℃。
5.根据权利要求1到4中任何一项的光学记录介质，其中第二记录层中的有机染料的最大吸收波长和吸收峰值波长中的至少一种在580nm和620nm的范围内。
6.根据权利要求1到5中任何一项的光学记录介质，其中第二记录层中的有机染料包括选自斯夸鎓金属螯合物的化合物。
7.根据权利要求1到6中任何一项的光学记录介质，其中第二记录层的厚度为50nm到100nm。
8.根据权利要求1到7中任何一项的光学记录介质，其中包括第一记录层的第一信息层是仅仅用于再现，而第一记录层包括反射膜。
9.根据权利要求1到7中任何一项的光学记录介质，其中第一信息层包括具有有机染料的第一记录层和第一反射层。
10.根据权利要求1到9中任何一项的光学记录介质，其中保护层包括ZnS。
11.根据权利要求1到10中任何一项的光学记录介质，其中保护层具有80nm到180nm的厚度。
12.根据权利要求1到11中任何一项的光学记录介质，其中第二反射层包括Au、Al、Ag或基于这些金属的合金。
13.根据权利要求1到12中任何一项的光学记录介质，其中中间层的厚度为40μm到70μm。
14.根据权利要求1到13中任何一项的光学记录介质，其中第二基底包括导向槽，并且该导向槽的深度为20nm到60nm。
15.一种光学记录介质的记录和再现方法，其中通过对权利要求1到14中任何一项的光学记录介质的第一基底的表面施加波长为580nm到720nm的光，在第一记录层和第二记录层上进行记录和再现信息中的至少任何一种。
16.一种记录和再现装置，包括光源、和根据权利要求1到11中任何一项的光学记录介质，其中通过对该光学记录介质的第一基底的表面施加波长为580nm到720nm的光，在第一记录层和第二记录层上进行记录和再现信息中的至少任何一种。
全文摘要
本发明的目的是提供一种具有降低记录标记间串扰的高性能单面双层光学记录介质，其中即使从位于离施加激光的基底更远第二记录层中也能获得良好的记录信号性能，和其再现方法，和光学记录和再现装置。该光学记录介质具有以下方面该光学记录介质依次包括第一基底、第一信息层、中间层、第二信息层和第二基底；第一信息层包括第一记录层；第二信息层包括第二反射层、具有有机染料的第二记录层和保护层；并且热解温度范围，对应于第二记录层中有机染料的热分析的DTA峰宽，为45℃或更低。
文档编号G11B7/258GK101057283SQ200580038450
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月7日 优先权日2004年11月10日
发明者八代彻 申请人:株式会社理光