專利名稱：有機(jī)光子高密度只讀型光盤及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光信息存儲技術(shù)及器件的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有機(jī)光子高密度只讀型光盤及其制作工藝。
背景技術(shù)：
自70年代Philips公司推出激光視盤系統(tǒng)LD以來，光盤存儲技術(shù)和光盤產(chǎn)業(yè)取得了巨大發(fā)展。但是，目前市場流通的能與計算機(jī)匹配的光盤僅有只讀型CD-ROM、DVD-ROM系列，可錄型CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW系列。雖然近幾年可錄型光盤得到了迅速發(fā)展，但市場上大量流通的光盤仍然是預(yù)存了信息的只讀型CD-ROM、DVD-ROM系列。
現(xiàn)行的CD、DVD只讀型光盤采用機(jī)械的模具注塑法實現(xiàn)信息的記錄。在模具注塑法存儲信息過程中，需要利用復(fù)雜的工藝制作母盤、父盤，并且隨著使用次數(shù)的增多，父盤會遭到破壞，這樣便會影響信息存儲的精確度和靈敏度。而且，機(jī)械的模具注塑法由于機(jī)械加工坑道密度難以提高，限制了信息記錄密度的進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種有機(jī)光子高密度只讀型光盤(OP-ROM)及其制作工藝，其特征在于所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤是在空白片基4的上面從下至上依次為以有機(jī)分子為存儲材料的記錄層3、反射層2和保護(hù)層1。
所述記錄層的存儲材料是在曝光前后的光物理性質(zhì)(如顏色)有明顯變化的有機(jī)分子，包括四個組分活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑。
所述活性劑是在光的作用下產(chǎn)生自由基的有機(jī)鹵化物和硫鹵化物碘仿、四溴化碳、三溴甲基苯基砜、三溴乙酸、三溴苯乙酮、4-苯氧基-β，β-二氯代苯乙酮、氯溴二甲基亞砜或五溴二甲基亞砜。
所述呈色劑是能夠發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生顏色變化的化合物二苯胺、N-甲基二苯胺、鄰苯二胺、對苯二胺、吲哚、苯乙烯染料色基、菁染料色基或三芳甲烷染料色基、能夠通過自由基光聚合的N-乙烯基化合物N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基二苯胺、N-乙烯基苯基-1-苯胺、N-乙烯基酰亞胺或N-乙烯基酰胺。
所述成膜劑是有助于存儲材料成膜的高分子聚合物聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、醋酸纖維、硝化纖維、明膠或聚乙烯醇。
所述添加劑是改善存儲材料性能的助劑包括穩(wěn)定劑和增感劑三苯基茋、六氯乙烷、二十烷、過氧化物或過氧酸鹽作穩(wěn)定劑和苯乙烯基喹啉衍生物、蒽醌、蒽酮、硝基苯胺、萘胺、硝基苊、硝基芴、結(jié)晶紫、米蚩酮、咔唑衍生物、咪唑衍生物或碘鎓鹽作增感劑。
所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤的制作工藝是以有機(jī)分子為存儲材料，通過一次曝光將母盤中的信息全部復(fù)制到涂布有存儲材料的空白盤片上；具體制作工藝為(1)空白盤片的制作，與現(xiàn)行可錄光盤的生產(chǎn)工藝相同；1)選擇片基PC片基、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)片基、玻璃片基或者紙基；2)配制存儲材料溶液包括有活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑，其中成膜劑為1-10wt％；活性劑和呈色劑共占70-90wt％(它們的摩爾當(dāng)量比為1∶1)；添加劑的量根據(jù)實際調(diào)整，一般為活性劑的1-10wt％。
3)以常規(guī)旋轉(zhuǎn)涂布的方式將存儲材料涂布到片基上；4)在真空條件下使溶劑揮發(fā)完全，即得到可用于信息存儲的空白盤片；(2)母盤的制作利用精密微加工技術(shù)，將待存儲信息刻蝕到母盤上，該母盤與現(xiàn)行的只讀光盤的母盤不同，它的信息不是一個個凹坑，而是一個個透光的小孔；(3)信息的錄入1)將母盤覆蓋在空白盤片上，在光照下進(jìn)行曝光，將母盤中包含的信息記錄到涂布有存儲材料的空白盤片上2)對曝光后的已錄入信息的光盤利用熱、光或者氣體進(jìn)行顯影或定影處理，將所存儲的信息固化；(4)光盤的成型1)在存儲了信息的存儲層上鍍金、銀或者鋁反射層；2)在反射層上涂無色透明的漆膜或者聚丙烯酸樹脂，光固化膠作保護(hù)層，即得到有機(jī)光子型只讀光盤。
本發(fā)明的有益效果是1)有機(jī)光子型高密度只讀光盤(OP-ROM)的存儲原理、存儲介質(zhì)、制作工藝與現(xiàn)行的注塑沖壓型CD、DVD只讀光盤完全不同，是利用一次曝光將信息一次性全部錄入到光盤上，信息存儲快速簡單。
2)所采用的母片相當(dāng)于光通路，在使用過程中不會損壞。與目前的CD-ROM、DVD-ROM注塑沖壓系統(tǒng)相比，不需要制作工藝復(fù)雜、價格昂貴的母盤、父盤，也不存在母盤、父盤的損壞；3)以基于光子型存儲的有機(jī)分子為信息存儲單元，可以大大提高信息存儲密度；4)選擇不同的化合物使其對應(yīng)不同的波長如780nm、650nm、532nm等，既可用于單波長存儲也可用于多波長高密度存儲，同時也能夠與現(xiàn)行的光盤讀取系統(tǒng)相匹配。
5)利用反應(yīng)區(qū)和未反應(yīng)區(qū)穩(wěn)定的明顯差異實現(xiàn)信息的錄入讀出，而且可根據(jù)膜厚和存儲材料的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般都可滿足光盤讀出反射率要求25％-85％，而且能夠更好。既提高了信息存儲的穩(wěn)定性，又提高了信息讀取的靈敏度。


圖1為有機(jī)光子型高密度只讀光盤(OP-ROM)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為有機(jī)光子型高密度只讀光盤(OP-ROM)制作工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明為一種有機(jī)光子高密度只讀型光盤及其制作工藝。該有機(jī)光子高密度只讀型光盤是在空白片基4的上面從下至上依次是以有機(jī)分子為存儲材料的記錄層3、反射層2和保護(hù)層1(如圖1所示)。完全基于光源的光子效應(yīng)來實現(xiàn)信息由母盤到光盤的錄入，是一次曝光全錄入的存儲過程，即在曝光波長光的照射下，作為存儲介質(zhì)的有機(jī)分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從無色態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩珣B(tài)或者從有色態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色態(tài)，而未經(jīng)曝光的區(qū)域，則不發(fā)生反應(yīng)，顏色也不會有變化，因此通過曝光區(qū)域和未曝光區(qū)域?qū)獾姆瓷渎实牟煌憧梢詫崿F(xiàn)信息的存儲和讀取。上述存儲材料包括四個組分活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑?；钚詣┦窃诠獾淖饔孟履軌虍a(chǎn)生自由基引發(fā)呈色劑發(fā)生反應(yīng)生成有色物質(zhì)的有機(jī)鹵化物碘仿、四溴化碳、三溴甲基苯基砜、三溴乙酸、三溴苯乙酮、4-苯氧基-β，β-二氯代苯乙酮、氯溴二甲基亞砜或五溴二甲基亞砜；呈色劑是能夠發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生顏色變化的化合物二苯胺、N-甲基二苯胺、鄰苯二胺、對苯二胺、吲哚、苯乙烯染料色基、菁染料色基或三芳甲烷染料色基及能夠通過自由基光聚合的N-乙烯基化合物N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基二苯胺、N-乙烯基苯基-1-苯胺、N-乙烯基酰亞胺或N-乙烯基酰胺。成膜劑是有助于存儲材料成膜的高分子聚合物聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、醋酸纖維、硝化纖維、明膠或聚乙烯醇。添加劑是改善存儲材料性能的穩(wěn)定劑和增感劑等助劑三苯基茋、六氯乙烷、二十烷、過氧化物或過氧酸鹽等作穩(wěn)定劑和苯乙烯基喹啉衍生物、蒽醌、蒽酮、硝基苯胺、萘胺、硝基苊、硝基芴、結(jié)晶紫、米蚩酮、咔唑衍生物、咪唑衍生物或碘鎓鹽等作增感劑。
有機(jī)光子高密度只讀型光盤的制作工藝(如圖2所示)包括(1)空白盤片的制作，與現(xiàn)行可錄光盤的生產(chǎn)工藝相同1)選擇片基PC片基、PMMA片基、玻璃片基或者紙基2)配制存儲材料溶液包括有活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑。其中成膜劑(濃度)為1-10wt％；活性劑和呈色劑共占70-90wt％(它們的摩爾當(dāng)量比為1∶1)；添加劑的量根據(jù)實際調(diào)整，一般為活性劑的1-10wt％。
3)以常規(guī)旋轉(zhuǎn)涂布的方式將存儲材料涂布到片基上，旋轉(zhuǎn)速度和時間取決于需要涂布的膜層厚度和溶液濃度，從幾十轉(zhuǎn)每分到幾千轉(zhuǎn)每分。
4)在真空條件下使溶劑揮發(fā)完全，即得到可用于信息存儲的空白盤片；(2)母盤的制作利用精密微加工技術(shù)，將待存儲信息刻蝕到母盤上。該母盤與現(xiàn)行的只讀光盤的母盤不同，它的信息點不是一個個凹坑，而是一個個透光的小孔。
(3)信息的錄入1)將母片覆蓋在空白盤片上，在光照下進(jìn)行曝光，將母片中包含的信息記錄到涂布有存儲材料的空白盤片上2)對曝光后的已錄入信息的光盤利用熱、光或者氣體進(jìn)行顯影或定影處理，將所存儲的信息固化。
(4)光盤的成型1)在存儲了信息的存儲層上鍍金、銀或者鋁反射層2)在反射層上涂上漆或者光固化膠保護(hù)層，即得到有機(jī)光子型只讀光盤。
本發(fā)明利用反應(yīng)區(qū)和未反應(yīng)區(qū)穩(wěn)定的明顯差異實現(xiàn)信息的錄入讀出，有色區(qū)和無色區(qū)的反射率差別明顯，而且可根據(jù)膜厚和存儲材料的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般都可滿足光盤讀出反射率要求25％-85％，而且能夠更好。既提高了信息存儲的穩(wěn)定性，又提高了信息讀取的靈敏度；還可以選擇不同的化合物使其對應(yīng)不同的波長如780nm、650nm、532nm等，既可用于單波長存儲也可用于多波長高密度存儲。
下面僅舉幾個實施例來對本發(fā)明予以具體說明。
實施實例11.將200mg聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超聲溶解于10ml三氯甲烷中，然后加入280mg二苯胺和300mg四溴化碳。
2.利用旋涂法將步驟1所得溶液涂布于2cm×1cm的載玻片上，使溶劑揮發(fā)完全，得到均勻的存儲膜片。
3.將步驟2所得膜片覆蓋上制作的母片，利用紫外燈進(jìn)行曝光，即得到存儲了與母片所含內(nèi)容相同的信息。
4.步驟3所得曝光后的膜片放置在120℃烘箱中，消除未反應(yīng)的存儲材料，將存儲信息固定。
實施實例2將200mg聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超聲溶解于10ml三氯甲烷中，然后加入350mg 3-乙基硫代茚-1′-碳菁色基(菁染料色基)、190mg氯溴二甲基亞砜。其余按實施實例1工藝進(jìn)行。
實施實例3將200mg聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超聲溶解于10ml三氯甲烷中，然后加入340mg 4-對二甲氨基苯乙烯基喹啉(苯乙烯染料色基)、400mg碘仿。其余按實施實例1工藝進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)光子高密度只讀型光盤，其特征在于所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤是在空白片基(4)的上面從下至上依次為以有機(jī)分子為存儲材料的記錄層(3)、反射層(2)和保護(hù)層(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤，其特征在于所述記錄層的存儲材料包括四個組分活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤，其特征在于所述活性劑是在光的作用下產(chǎn)生自由基的有機(jī)鹵化物碘仿、四溴化碳、三溴甲基苯基砜、三溴乙酸、三溴苯乙酮、4-苯氧基-β，β-二氯代苯乙酮、氯溴二甲基亞砜或五溴二甲基亞砜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤，其特征在于所述呈色劑是能夠發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生顏色變化的化合物二苯胺、N-甲基二苯胺、鄰苯二胺、對苯二胺、吲哚、苯乙烯染料色基、菁染料色基或三芳甲烷染料色基及N-乙烯基化合物N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基二苯胺、N-乙烯基苯基-1-苯胺、N-乙烯基酰亞胺或N-乙烯基酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤，其特征在于所述成膜劑是有助于存儲材料成膜的高分子聚合物聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、醋酸纖維、硝化纖維、明膠或聚乙烯醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤，其特征在于所述添加劑是改善存儲材料性能的助劑，包括穩(wěn)定劑和增感劑三苯基芪、六氯乙烷、二十烷、過氧化物或過氧酸鹽作穩(wěn)定劑和苯乙烯基喹啉衍生物、蒽醌、蒽酮、硝基苯胺、萘胺、硝基苊、硝基芴、結(jié)晶紫、米蚩酮、咔唑衍生物、咪唑衍生物或碘鎓鹽作增感劑。
7.一種有機(jī)光子高密度只讀型光盤的制作工藝，其特征在于所述有機(jī)光子高密度只讀型光盤的制作工藝是以有機(jī)分子為存儲材料，通過一次曝光將母盤中的信息全部復(fù)制到涂布有存儲材料的空白盤片上；具體制作工藝為(1)空白盤片的制作，與現(xiàn)行可錄光盤的生產(chǎn)工藝相同1)選擇片基PC片基、PMMA片基、玻璃片基或者紙基；2)配制存儲材料溶液包括有活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑，其中成膜劑為1-10wt％；活性劑和呈色劑共占70-90wt％(它們的摩爾當(dāng)量比為1∶1)；添加劑為1-10wt％；3)以常規(guī)旋轉(zhuǎn)涂布的方式將存儲材料涂布到片基上；4)在真空條件下使溶劑揮發(fā)完全，即得到可用于信息存儲的空白盤片；(2)母盤的制作利用精密微加工技術(shù)，將待存儲信息刻蝕到母盤上，該母盤與現(xiàn)行的只讀光盤的母盤不同，它的信息點不是一個個凹坑，而是一個個透光的小孔；(3)信息的錄入1)將母盤覆蓋在空白盤片上，在光照下進(jìn)行曝光，將母盤中包含的信息記錄到涂布有存儲材料的空白盤片上；2)對曝光后的已錄入信息的光盤利用熱、光或者氣體進(jìn)行顯影或定影處理，將所存儲的信息固化；(4)光盤的成型1)在存儲了信息的存儲層上鍍金、銀或者鋁反射層；2)在反射層上涂無色透明的漆膜或者聚丙烯酸樹脂類光固化膠作保護(hù)層，即得到有機(jī)光子型只讀光盤。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于光信息存儲技術(shù)及器件的制備技術(shù)領(lǐng)域的一種有機(jī)光子高密度只讀型光盤(OP－ROM)及其制作工藝。以有機(jī)分子為存儲介質(zhì)通過曝光發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生色態(tài)轉(zhuǎn)變來實現(xiàn)母片上信息一次全錄入到光盤的存儲過程。制作過程包括將包含有活性劑、呈色劑、成膜劑和添加劑的存儲材料溶液旋涂到光盤片基上制成空白光盤，再將母片覆蓋在空白光盤上，然后進(jìn)行曝光將信息錄入到空白光盤上成為最終光盤。這樣制作的光盤不僅僅可以提高信息存儲密度和穩(wěn)定性以及信息讀取的靈敏度，而且能夠與現(xiàn)行的光盤讀取系統(tǒng)兼容。
文檔編號G11B7/24GK1585010SQ20041004603
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者張復(fù)實, 徐鳳英, 趙福群, 周新紅, 劉學(xué)東, 牛麗紅 申請人:清華大學(xué)