具有热变色层的光学数据载体制造技术

本发明专利技术涉及一种光学数据载体（１，１０），其包括热变色层（４，１１，２０），该热变色层包括介电转变材料（２１）和嵌入在所述转变材料（２１）中的金属纳米粒子（２２），该金属纳米粒子用于吸收施加于所述光学数据载体（１，１０）的至少一部分辐照（３），所述辐照用于从所述光学数据载体（１，１０）读出数据和／或在所述光学数据载体（１，１０）上记录数据。本发明专利技术进一步涉及一种用于制造光学数据载体的光学母盘（３０），其包括这种热变色层（２０，３２）。为了向光学数据载体（１，１０）或光学母盘（３０）提供热变色材料，其允许选择吸收带的位置、发生热变色效应的温度且其足够快速和稳定，提出了使所述转变材料（２１）具有在转变温度（Ｔｇ，Ｔｍ）之下的材料特性的第一值，以及在所述转变温度（Ｔｇ，Ｔｍ）之上的所述材料特性的第二值，所述材料特性是所述转变材料（２１）的比容和／或热膨胀系数，所述第二值高于所述第一值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括热变色层的光学数据载体，该热变色层包括介电转变材料和嵌入在所述转变材料中的金属纳米粒子，所述金属纳米粒子吸收施加于所述光学数据载体的至少一部分辐照，所述辐照用于从所述光学数据载体读出数据和/或在所述光学数据载体上记录数据。本专利技术进一步涉及一种用于制造所述光学数据载体的光学母盘(optical master)，所述光学母盘包括这种热变色层。
技术介绍
出于各种目的已经建议在光学记录中使用热变色材料，所述目的如提高灵敏度或者用于多层光学记录，提高灵敏度使记录光点的尺寸最小，这提供了在光学记录中的更高密度的可能性。将光点的尺寸限制于与所用辐照的波长有关的最小尺寸。但是，通过利用光点的强度在其中心比在其外部更大的这一优点能够得到甚至更小的记录光点。为了能够在多层光学记录媒体上写入或者从多层光学记录媒体读取，必需使该多层光学记录媒体具有很高的透射。而且，通过提供例如吸收必须使不同层之间的串扰最小，所述吸收是光强度的非线性函数。换句话说，在低强度处，吸收率基本上在可忽略的程度上保持恒定，而在阈强度之上，该层开始吸收更多。这导致该层的加热，该层的加热可以进一步增大该层的吸收率并因此导致进一步的加热。这种效应称为自动加速。关于多层光学数据载体和在这种多层光学数据载体中所用的不同热变色材料的更多细节在WO 2004/023466(PHNL020794)中公开，该文献在此引入作为参考。先前描述的热变色材料一般能够分成四类，它们是有机化合物、无机化合物、聚合物和溶胶。但是由于与例如稳定性、速度、吸收带的位置、热变色效应发生的起始温度、或者实现热变色效应的方式有关的这些问题，而使得在光学数据载体中使用上述材料存在一些限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种具有热变色材料的光学数据载体或者一种具有热变色材料的光学母盘，所述热变色材料允许选择吸收带的位置和热变色效应发生的温度，此外其足够快速和稳定。为了实现该目的，如在权利要求1中提出了一种光学数据载体，其中所述转变材料具有在转变温度之下的材料特性的第一值，以及在所述转变温度之上的所述材料特性的第二值，所述材料特性是所述转变材料的比容和/或热膨胀系数，所述第二值高于所述第一值。此外，如权利要求13中提出了一种用于制造光学数据载体的光学母盘，其中所述转变材料具有在转变温度之下的材料特性的第一值，以及在所述转变温度之上的所述材料特性的第二值，所述材料特性是所述转变材料的比容和/或热膨胀系数，所述第二值高于所述第一值。本专利技术以在纳米粒子的吸收与围绕这些纳米粒子的材料或介质的密度之间存在关系的认识为基础。纳米粒子的吸收能够引起周围材料的密度变化，而该密度变化对该吸收起作用。这种作用可能再一次导致密度的进一步改变等等，由此显示出自加速和非线性的作用。根据Mie’理论，通过下式给出了对于能够在容积V中进行等离子体激元吸收的N个粒子的消光系数k，该消光系数对应于这种吸收，所述容积V的尺寸基本上小于将要被吸收的光的波长κ=18πNVϵm1.5λϵ2(ϵ1+2ϵm)2+ϵ22,---(1)]]>其中ε1和ε2代表材料介电函数的实部和虚部，εm代表周围介质的介电常数，通常假定εm不依赖于波长。至于与金属纳米粒子和一般参考文献中的纳米粒子的光谱性质有关的更多细节记载在由StephanLink 和 Mostafa A. E1-Sayed在J.Phys.Chem.B(1999)，103，8410-8426的“Spectral Propertiesand Relaxiation Dynamics of Surface Plasmon ElectronicOscillations in Gold and Silver Nanodots and Nanorods(在金和银纳米点和纳米杆中的表面等离子体激元电子振荡的光谱性质和松弛(relaxiation)动力学)”，该文章在此引入作为参考。方程式(1)对于尺寸为大约50nm的粒子是有效的。对于更大的粒子，朝向较大波长的移动视为增大的粒子尺寸的函数。方程式(1)的重要特征在于消光系数表现出对于周围材料的介电常数的依赖性。该介电常数与折射率n(n＝εm0.5)有关，至少在不吸收的介质的情况下与密度大致成比例。由于物质的密度与其温度有关，因此可以调整折射率的精确的温度依赖性。密度可以由于如通过热膨胀系数所描述的热膨胀而改变，或者由于在例如熔化的相变过程中所发生的材料的容积变化而改变。由于相变或者由于吸收施加的辐照而产生热膨胀所引起的转变材料的比容增大会导致如方程式(1)所描述的吸收峰值的移动。该移动可能导致所施加的辐照的较高吸收，致使材料被进一步加热，引起峰值的进一步移动。因此，这种作用可能是自加速。在光学数据载体的一个实施例中，所述热变色层进一步包括记录材料，因此所述热变色层适合于数据的记录。如果记录材料和热变色材料化合或混合在一起成为一层，那么热变色材料的吸收会提高乃至能够在所述记录材料中记录信息和/或使所述信息的读出质量提高。在另一个实施例中，所述光学数据载体进一步包括信息层，其中所述热变色层邻近所述信息层设置，用以提高所述信息层的读出质量和/或记录灵敏度。为了获得所述改进，所述信息层和所述热变色层也可以是不同的层。在光学数据载体的另一个实施例中，所述金属纳米粒子由金、银和/或钯制成。由这些金属制成的纳米粒子的生产相当普通，有大量适当的方法来生产所述纳米粒子。在光学数据载体的优选实施例中，所述纳米粒子具有300nm或更小的尺寸，优选是100nm或更小。一般来说，当所述纳米粒子变得更大时，吸收峰值的波长会移动到更大的波长。但是重要的是，所述纳米粒子在其能够展现出表面等离子体谐振效应的尺寸范围内，这个效应在单个原子以及在块(in the bulk)中是不存在的。在光学数据载体的另一个实施例中，所述热变色层的厚度在10-2000nm的范围内，特别是在50-500nm的范围内，优选在50-100nm的范围内。在光学数据载体的另一个实施例中，所述纳米粒子在所述热变色层中的重量分数在2-90％的范围内，特别是在10-80％的范围内，优选在50-80％的范围内。如果所述热变色层厚，那么所述纳米粒子的浓度或重量分数可以较低，反之亦然，从而实现所述辐照的适当吸收。可以选择浓度和厚度从而使该层的最大吸收率在0.1-2的范围内，优选在1-2的范围内。在光学数据载体的又一个实施例中，所述纳米粒子由不同金属的混合物制成和/或具有不同尺寸，用以增大经由所述热变色层的所述辐照的所述吸收的带宽。在光学数据载体的另一个实施例中，所述纳米粒子基本上具有盘或杆的形状，用以增大所述热变色层的所述辐照的所述吸收的带宽和/或用以改变所述吸收的峰值的位置。在光学数据载体的另一个实施例中，所述转变温度低于所述数据记录所需要的温度。如果热变色效应在低于记录的温度下开始，那么记录光点的整个区域可以获得所述热变色效应的好处。在光学数据载体的优选实施例中，所述转变材料对于所述辐照基本上是不吸收的。这样，即使当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学数据载体（１，１０），其包括热变色层（４，１１，２０），该热变色层包括介电转变材料（２１）和嵌入在所述转变材料（２１）中的金属纳米粒子（２２），该金属纳米粒子用于吸收施加于所述光学数据载体（１，１０）的至少一部分辐照（３），所述辐照用于从所述光学数据载体（１，１０）读出数据和／或在所述光学数据载体（１，１０）上记录数据，其特征在于所述转变材料（２１）具有在转变温度（Ｔｇ，Ｔｍ）之下的材料特性的第一值，以及在所述转变温度（Ｔｇ，Ｔｍ）之上的所述材料特性的第二值，所述材料特性是所述转变材料（２１）的比容和／或热膨胀系数，所述第二值高于所述第一值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-9-7 04104311.81.一种光学数据载体(1，10)，其包括热变色层(4，11，20)，该热变色层包括介电转变材料(21)和嵌入在所述转变材料(21)中的金属纳米粒子(22)，该金属纳米粒子用于吸收施加于所述光学数据载体(1，10)的至少一部分辐照(3)，所述辐照用于从所述光学数据载体(1，10)读出数据和/或在所述光学数据载体(1，10)上记录数据，其特征在于所述转变材料(21)具有在转变温度(Tg，Tm)之下的材料特性的第一值，以及在所述转变温度(Tg，Tm)之上的所述材料特性的第二值，所述材料特性是所述转变材料(21)的比容和/或热膨胀系数，所述第二值高于所述第一值。2.如权利要求1所述的光学数据载体(1)，其特征在于所述热变色层(4)进一步包括记录材料，因此所述热变色层适合于数据的记录。3.如权利要求1所述的光学数据载体(10)，进一步包括信息层(12)，其中所述热变色层(11)邻近所述信息层(12)设置，用以提高所述信息层(12)的读出质量和/或记录灵敏度。4.如权利要求1所述的光学数据载体(1，10)，其特征在于所述金属纳米粒子(22)由金、银和/或钯制成。5.如权利要求1所述的光学数据载体(1，10)，其特征在于所述纳米粒子(22)具有300nm或更小的尺寸，优选是100nm或更小。6.如权利要求1所述的光学数据载体(1，10)，其特征在于所述热变色层的厚度在10-2000nm的范围内，特别是在50-500nm的范围内，优选在50-100nm的范围内。7.如权利要求1所述的光学数据载体(1，10)，其特征在于所述纳米粒子(22)在所述热变...

【专利技术属性】
技术研发人员：RAM希克默特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]