JP4306705B2 - 光ディスク及び光ディスクの製造方法 - Google Patents
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光ディスクは、レーザ光が入射する入射面である光透過層上に、BD記録層を有するBD層、DVD記録層を2層有するDVD層をこの順に積層すればよい。従って、それぞれの層を構成する記録層に記録されている情報は、光透過層を通じてBD層側から照射されるレーザ光によって読み取られる。
例えば、DVD層を構成するDVD記録層に記録されている情報を読み取る場合、レーザ光はBD層を透過してDVD記録層に照射されるので、光透過層とBD記録層との間に形成されてBD記録層と共にBD層を構成するBD反射膜は、DVD規格とBD規格の反射率の規格を同時に満たすことが必要となる。双方の規格を満たすことは非常に難しい。BD層のBD反射膜の反射率を上げすぎるとDVD記録層からの反射率が小さくなりすぎてDVD記録層の再生に支障をきたし、DVD記録層を読み取り易くするためにBD反射膜の反射率を下げすぎると、BD記録層が再生できなくなる。
そこで本発明は、第1と第2の異なる規格に準拠した記録層を有する光ディスクにおいて、第1の規格及び第2の規格の反射率を同時に満たし、それぞれの映像品質にて再生が可能となる、光ディスク及び光ディスクの製造方法を提供することを目的とする。
(b)前記第1の規格の波長を有する第1の再生用レーザ光(L1)における前記第3の反射膜の反射率は、前記第1の再生用レーザ光における前記光透過層の反射率よりも小さいことを特徴とする(a)記載の光ディスク。
(c)第1の基板(12)に、第1の規格に準拠した第1の情報が予め記録されているか、前記第1の情報を記録するための第1の記録層(11)を形成する工程と、前記第1の記録層に第1の反射膜(11a)を積層する工程と、第2の基板(15)の一方の面に、前記第1の規格に準拠した第2の情報が予め記録されているか、前記第2の情報を記録するための第2の記録層(13)を形成し、前記第2の基板の他方の面に、第2の規格に準拠した第3の情報が予め記録されているか、前記第3の情報を記録するための第3の記録層(14)を形成する工程と、前記第2の記録層に半透過性で厚さが5nm〜15nmの第2の反射膜(13a)を積層する工程と、前記第3の記録層に、SiCを主成分とする材料であり、窒素と酸素と水素の少なくとも1つの元素を含んでなる副成分を前記材料に対して1原子%以上10原子%以下の含有率で含有する前記材料を用い、13nm以上21nm以下の膜厚の半透過性の第3の反射膜(14a)を積層する工程と、前記第1の反射膜と第2の反射膜とを対向させて接着層(16)で貼り合わせる工程と、前記第3の反射膜に厚さが100μm±3μmの光透過層(17)を形成する工程とを含むことを特徴とする光ディスク製造方法。
(d)前記第1の規格の波長を有する第1の再生用レーザ光(L1)における前記第3の反射膜の反射率は、前記第1の再生用レーザ光における前記光透過層の反射率よりも小さくなるよう形成することを特徴とする(c)記載の光ディスク製造方法。
光ディスクDは、第1の基板12と第2の基板15とを有する。第1の基板12は、一方の面に第1の記録層11が形成され、第1の記録層11の上には第1の反射膜11aが積層されている。第1の基板12の他方の面には、タイトルレーベル面が設けられている。
第2の基板15は、一方の面に第2の記録層13が形成され、第2の記録層13の上には第2の反射膜13aが積層されている。第2の基板15の他方の面には第3の記録層14が形成され、第3の記録層14の上には第3の反射膜14aと光透過性カバー層(光透過層)17がこの順に積層されている。
従って、光ディスクDを構成する第1の基板12の一方の面には、第1の記録層11、第1の反射膜11a、接着層16、第2の反射膜13a、第2の記録層13、第2の基板15、第3の記録層14、第3の反射膜14a、光透過性カバー層17の順序で各層が積層形成されている。光透過性カバー層17は、第1の記録層11及び第2の記録層13に記録されている情報を再生する第1の再生用レーザ光L1及び、第3の記録層14に記録されている情報を再生する第2の再生用レーザ光L2の入射面である。
なお本実施形態では、第1の再生用レーザ光L1の波長は630nm〜650nm、第2の再生用レーザ光L2の波長は360nm〜440nmであり、第1の再生用レーザ光L1及び第2の再生用レーザ光L2を総称して、再生用レーザ光Lという。
第2の基板15の厚さは0.5mm±30μmで、一方の面に記録する情報に基づいて、第1の規格(DVD−ROM規格)に準拠した第2の情報ピット列が第2の記録層13として形成されている。第2の基板15の他方の面には、第2の規格(BD−ROM規格)に準拠した第3の情報ピット列が第3の記録層14として形成されている。本実施形態の光ディスクDにおいて、第1の規格はDVD−ROM規格を、第2の規格はBD−ROM規格を用いた。
更に、光透過性カバー層17の厚さは0.1mm±3μmとしたため、図1に示す光ディスクDの厚さは約1.2mmとなり、DVD−ROM規格及びBD−ROM規格、双方の規格を満たす。なお、第1の基板12と第2の基板15と光透過性カバー層17以外の光ディスクDを構成する各膜は極めて薄いため、厚さは無視できるものとする。
波長630nm〜650nmの第1の再生用レーザ光L1が、記録層11上または記録層13上にそれぞれ照射されると、DVD−ROM規格に準拠して形成された第1及び第2の情報ピット列から、記録された情報が読み出し可能となる。波長360nm〜440nmの第2の再生用レーザ光L2が記録層14上に照射されると、BD−ROM規格に準拠して形成された第3の情報ピット列から、記録された情報が読み出し可能となる。
なお、本実施形態の光ディスクDにおいて、記録層11と反射膜11aをDVD−L1層、記録層13と反射膜13aをDVD−L0層、記録層14と反射膜14aをBD層とする。
まず、DVDスタンパ及びBDスタンパの作製方法について図2(a)〜(h)を用いて説明する。
ガラス基盤18を回転させ、かつ一定速度で移動させながらレーザービーム20の照射をオンまたはオフさせたり、あるいは連続的に照射する。このようにして、DVD−ROM規格あるいはBD−ROM規格に従った変調信号のピットを示す潜像22を同心円状またはスパイラル状に形成する。
以上のようにして作製したガラス原盤の表面に、スパッタあるいは無電解メッキ等の方法により、図2(d)に示すようなニッケル等の導電性膜24を成膜する。
導電性膜24を陰極とするとともに陽極側にニッケルを配置し、スルファミン酸ニッケル溶液中で通電させることによって、図2(e)に示すようにガラス原盤上にニッケル25を析出させる。
そして、析出させたニッケル25を図2(f)に示すようにガラス原盤から剥離することにより、記録する情報信号に基づいた凹凸パターンの形成された金属原盤、すなわちスタンパ26が作製される。
そして、図2(g)に示すようにスタンパ26を雌型とし、光透過性を有するアクリル、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂を材料として、雄型のモールド基板27を作製する。作製には、コンプレッション(圧縮成形)法、インジェクション(射出成形)法あるいはフォトポリマー(2P)法等を用いる。図2(g)において、作製するモールド基板27の厚みを光ディスクの種類に応じて変更する。
剥離性の良い樹脂材料としては、ポリオレフィン系の樹脂がある。また、剥離性を高めるための薄膜としては、ポリオレフィン系の樹脂を有機溶媒に溶解して薄くスピンコートしたものや、Si、Auなどの金属をスパッタリング等の真空成膜法によって1nm〜100nm程度の厚さに成膜したものなどを使用する。
更に2P法は、スタンパ26と樹脂製基板の両面に液状のUV硬化性樹脂を塗布し、スタンパ26と樹脂製基板とを貼り合せ加圧した後、UV硬化性樹脂を硬化させ、スタンパ26を剥離する方法や、樹脂製基板に液状のUV硬化性樹脂を塗布してスタンパ26を貼り合せて加圧し、UV光を照射してスタンパ26を剥離し、樹脂製基板上に情報ピット列を形成する方法がある。
従って、片面にDVD−ROM規格に準拠した第1の情報ピット列からなる記録層11を有する基板12が形成される。第1の情報ピット列は、DVD−ROM規格に準拠して記録された情報を示す。基板12の厚さはDVD−ROM規格に基づいて0.6mm(±30μm)とする。
ここで、図1に示す光ディスクDにおいて記録層11は、再生用レーザ光Lの入射面となる光透過性カバー層17から見て最も奥に形成された記録層である。このため、反射膜11aの膜厚は再生光の透過を考慮することなく、最大の反射率が得られる膜厚とすればよい。従って、通常は50nm〜100nmの膜厚として形成する。
一つは、DVD−ROM規格に準拠した凹凸パターンを形成したスタンパとBD−ROM規格に準拠した凹凸パターンを形成したスタンパとを、図2(a)〜(f)に示した手順のようにそれぞれ作製し、これらのスタンパを用いて射出成型法によって両面に情報ピット列を有する樹脂基板(基板15)を一度に形成する方法である。もう一つは、基板15の一方の情報ピット列形成面を金属スタンパを用いた射出成型法で形成した後、他方の平滑な盤面上に紫外線硬化型樹脂を用いたフォトポリマー法(2P法)にて情報ピット列を形成する方法である。
また、2P法にて情報ピット列を形成する場合、情報ピット列が形成されたUV硬化性樹脂層の厚さが10μm〜25μmとなるため、樹脂製基板とUV硬化性樹脂層とを合わせた厚みが0.5mm(±30μm)となるように、樹脂製基板の厚みを調整する。
まず、上述したように作製したBD−ROM規格に基づいた凹凸パターンを有するスタンパ26を用いて、ポリカーボネート等の光ディスク基板材料として用いられる樹脂を射出成型する。図2(k)に示すように、基板15の片面にBD−ROM規格に準拠した第3の情報ピット列からなる記録層14が形成される。第3の情報ピット列はBD−ROM規格に準拠して記録された情報を示す。
反射膜14aの材料としてはSiC(シリコンカーバイド)を主成分とし、N(窒素)、O(酸素)、H(水素)いずれかの元素を含有したものが適している。例えば、SiCにNを含有した材料を用いて反射膜14aを形成する場合には、真空チャンバー内でSiCをスパッタリングする際にArガスと同時にN2ガスを微量導入し、記録層14上にSiCにNを含有した組成の反射膜14aを形成する。反射膜の膜厚は13〜21nm程度が好ましい。なお、SiCにOまたはHを含有させる場合には、スパッタリングの際にO2ガスあるいはH2ガスを用いればよい。
また、SiCを主成分としてN、O、Hのうち少なくとも2つの元素からなる副成分を含有したものや、Siを主成分とし、N、O、Hのうち少なくとも1つの元素からなる副成分を含有したものを材料として用いてもよい。本実施形態において主成分とは、最も多く含まれる成分をさす。
接着は、アクリル系樹脂などのUV硬化性樹脂を用い、一方の基板に硬化前の液状樹脂を塗布し、もう一方の基板を重ね合わせた後スピンコートして所望の厚さに調整し、その後UV光を照射して樹脂を硬化させる方法がある。本実施形態の場合は、基板12側からはUV光が透過しないので、基板15の光透過性カバー層17側から照射する。
いずれの方法でも、接着層16は二層型のDVD−ROM規格に基づき、層間を分けるギャップ層として機能させるので、その厚みは35μm〜65μmに制御することが好ましい。
なお、いずれの基板15の製造方法を採用した場合も、続く各反射膜の形成、基板12との接着、光透過性カバー層17の形成は上記した順序に限定されず、どのような順序で行ってもよい。
各反射率の規格値は、記録層を2層有する2層DVDでは反射率18%〜30%、記録層を1層有する単層のBDでは低反射率であれば12%〜28%、高反射率であれば35%〜70%である。
表1〜表7中、反射率のBD層の欄における値は、記録層14に第2の再生用レーザ光L2をフォーカスした際の反射膜14aの反射率を示す。同様に、DVD−L0層の欄における値は記録層13に第1の再生用レーザ光L1をフォーカスした際の反射膜13aの反射率、DVD−L1層の欄における値は記録層12に第1の再生用レーザ光L1をフォーカスした際の反射膜12aの反射率をそれぞれ示す。なお、それぞれの記録層にフォーカスした再生用レーザ光Lは、記録層に隣接するそれぞれの反射膜から反射されるだけでなく、光ディスクDを構成する他の膜からも反射される。しかし、光ディスクDを構成する他の膜からの反射は非常に小さくその影響も少ないため、記録層に再生用レーザ光Lをフォーカスした際の反射率は、隣接する反射膜の反射率とする。
また、表1〜表7の判定欄において、上述した単層BDの低反射率規格12%〜28%と、2層DVDの反射率規格18%〜30%とを満たし、更にBDのジッタが規格値である6.5%以下となる条件には「可」を、いずれかを満たさないものについては「不可」を記した。なお、BDのジッタの数値はリミットイコライザを用いて測定した。
更に、反射膜14aを、SiCを主成分とした材料で、N、O、Hのうち少なくとも2つの元素からなる副成分を材料に対して1原子%以上10原子%以下の含有率で含有させたものや、Siを主成分とした材料で、N、O、Hのうち少なくとも1つの元素からなる副成分を材料に対して1原子%以上10原子%以下の含有率で含有させたものを用いても、反射率規格及びジッタを満たす良好な結果が得られた。
なお、反射膜14aの材料にAlやその合金、あるいはAgやその合金を用いて、5nm〜9nm程度の膜厚で反射膜14aを形成した場合は、BD−ROM規格の反射率を満たすことはできるが、DVD−ROM規格の反射率を同時に満足することはできない。
入射表面によって得られるS字カーブと、反射膜によって得られるS字カーブの振幅は異なり、入射表面における振幅が反射膜における振幅より小さい。このことは、入射表面の反射率が反射膜の反射率より小さいことを示す。
従ってDVDにおいては、入射表面と、記録層上に形成された反射膜との反射率の違いに基づくフォーカスエラー信号部分(S字カーブ)の振幅差が、入射表面における振幅より反射膜における振幅が大きくなる関係(入射表面における振幅<反射膜における振幅)を満たすことによって、記録層へフォーカスサーボが安定的にかけられる。
従って、光透過性カバー層17の振幅S17>反射膜14aの振幅S14aを満たすような反射膜14aの最適な材料及びその反射率を、後述する表8、表9に基づいて検討した。
表8において用いた光ディスクDは、反射膜14aをそれぞれSi、SiにHを2原子%含有したSiH、SiCにHを2原子%含有したSiC−H、AgとAlを用いて形成した。それぞれの材料を使用した際の反射膜14aの膜厚は表8に示したとおりである。
反射膜14aの材料にSiH、SiC−Hを用いた場合、いずれの場合もS17>S14aという関係を満たした。更に、単層BDの低反射率規格と2層DVDの反射率規格のいずれの規格も満たした。
反射膜14aの材料にAg、Alを用いた場合、いずれの場合もS17<S14aという関係であった。更に、単層BDの低反射率規格は満たすことができたが2層DVDの反射率規格は満たせなかった。
一方で、反射膜14aの材料にHを6原子%含有したSiHを用いて、膜厚を18nmとし反射率を20%とした場合、S17<S14aという関係であり、2層DVDの反射率規格は満たしたものの、DVD記録層の再生はやや不安定であった。Hを8原子%含有したSiHを用いて、膜厚を20nmとし反射率を23%とした場合も、同様の結果となった。
一方で、反射膜14aの材料にHを6原子%含有したSiC−Hを用いて、膜厚を19nmとし反射率を20%とした場合、S17<S14aという関係であり、2層DVDの反射率規格は満たしたものの、DVD記録層の再生はやや不安定であった。Hを8原子%含有したSiC−Hを用いて、膜厚を21nmとし反射率を23%とした場合も、同様の結果となった。
また、反射膜14aの材料にSi化合物を用いて反射率が19%より大きくなるように本実施形態の光ディスクDを形成した場合は、光透過性カバー層17の振幅S17>反射膜14aの振幅S14aとなる関係を満たさないため、DVD記録層の再生がやや不安定ではある。しかし、Si化合物におけるHの含有率は1原子%以上10原子%以下であり、膜厚は13nm以上21nm以下であるため単層BDの低反射率規格及び2層DVDの反射率規格は満たすことができる。
11a 第1の反射膜
12 第1の基板
13 第2の記録層
13a 第2の反射膜
14 第3の記録層
14a 第3の反射膜
15 第2の基板
16 接着層
17 光透過層(光透過性カバー層)
Claims (4)
- 一方の面に、第1の規格に準拠した第1の情報が予め記録されているか、前記第1の情報を記録するための第1の記録層を有する第1の基板と、
前記第1の記録層上に形成された第1の反射膜と、
一方の面に、前記第1の規格に準拠した第2の情報が予め記録されているか、前記第2の情報を記録するための第2の記録層を有し、他方の面に、第2の規格に準拠した第3の情報が予め記録されているか、前記第3の情報を記録するための第3の記録層を有する第2の基板と、
前記第2の記録層上に形成された半透過性で厚さが5nm〜15nmの第2の反射膜と、
前記第3の記録層上に形成された半透過性で、SiCを主成分とした材料で形成され、前記材料は窒素と酸素と水素の少なくとも1つの元素を含んでなる副成分を前記材料に対して1原子%以上10原子%以下の含有率で含有し、膜厚が13nm以上21nm以下の第3の反射膜と、
前記第1の反射膜と第2の反射膜とを対向させて貼り合わせる接着層と、
前記第3の反射膜上に形成された厚さ100μm±3μmの光透過層とを備え、
前記光透過層における前記第3の反射膜と接する面に対向する面は、前記第1の記録層、第2の記録層及び第3の記録層に記録されている情報を再生する再生用レーザ光が入射する入射面であることを特徴とする光ディスク。 - 前記第1の規格の波長を有する第1の再生用レーザ光における前記第3の反射膜の反射率は、前記第1の再生用レーザ光における前記光透過層の反射率よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の光ディスク。
- 第1の基板に、第1の規格に準拠した第1の情報が予め記録されているか、前記第1の情報を記録するための第1の記録層を形成する工程と、
前記第1の記録層に第1の反射膜を積層する工程と、
第2の基板の一方の面に、前記第1の規格に準拠した第2の情報が予め記録されているか、前記第2の情報を記録するための第2の記録層を形成し、前記第2の基板の他方の面に、第2の規格に準拠した第3の情報が予め記録されているか、前記第3の情報を記録するための第3の記録層を形成する工程と、
前記第2の記録層に半透過性で厚さが5nm〜15nmの第2の反射膜を積層する工程と、
前記第3の記録層に、SiCを主成分とする材料であり、窒素と酸素と水素の少なくとも1つの元素を含んでなる副成分を前記材料に対して1原子%以上10原子%以下の含有率で含有する前記材料を用い、13nm以上21nm以下の膜厚の半透過性の第3の反射膜を積層する工程と、
前記第1の反射膜と第2の反射膜とを対向させて接着層で貼り合わせる工程と、
前記第3の反射膜に厚さが100μm±3μmの光透過層を形成する工程とを含むことを特徴とする光ディスク製造方法。 - 前記第1の規格の波長を有する第1の再生用レーザ光における前記第3の反射膜の反射率は、前記第1の再生用レーザ光における前記光透過層の反射率よりも小さくなるよう形成することを特徴とする請求項3記載の光ディスク製造方法。
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