JP5399177B2 - 光記録媒体および光記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(光記録媒体の第1の例)
2.第2の実施の形態(光記録媒体の第2の例)
3.第3の実施の形態(光記録媒体の第3の例)
4.第4の実施の形態(光記録媒体の第4の例)
5.他の実施の形態(変形例)
[光記録媒体の構成]
この発明の第1の実施の形態による追記型光記録媒体について説明する。図1は、この発明の第1の実施の形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この追記型光記録媒体10は、基板1上に、反射層2、第1の保護層3、情報記録層4、第2の保護層5、光透過層6が順次積層された構成を有する。
基板1は、例えば、中央に開口(以下センターホールと称する)が形成された円環形状を有する。この基板1の一主面は、例えば、凹凸面8となっており、この凹凸面8上に情報記録層4が成膜される。以下では、凹凸面8のうち凹部をイングルーブGin、凸部をオングルーブGonと称する。
反射層2の材料としては、例えばAg合金やAl合金など、従来公知の光ディスクにおいて一般的に使用可能な金属や半金属などをこの反射層2に求められる特性に応じて任意に選択し使用することが可能である。また、反射層2の材料としては、光の反射能に加えてヒートシンク(放熱)能を有するものを用いることが望ましい。こうすることで反射層2に放熱層としての機能を持たせることもできる。
第1の保護層3、および第2の保護層5は情報記録層4を保護し、記録/再生時の光学特性および熱特性を制御するためのものである。第1の保護層3、および第2の保護層5の材料としては、SiN、ZnS−SiO2、Ta2O5など、従来公知の光ディスクにおいて一般的に使用可能な誘電体を用いることができる。
情報記録層4は、追記型の情報記録層である。この情報記録層4は、例えば、ZnS、SiO2およびSbを主成分とし、必要に応じてZn、Ga、Te、V、Si、Ta、Ge、In、Cr、SnおよびTbからなる群から選択された少なくとも1つの元素をさらに含み、好適には、以下の式(1)の組成を有する。
[(ZnS)x(SiO2)1-x]y(SbzX1-z)1-y・・・・・(1)
ただし、0<x≦1.0、0.3≦y≦0.7、0.8<z≦1.0であり、XはGa、Te、V、Si、Zn、Ta、Ge、In、Cr、SnおよびTbからなる群から選ばれた少なくとも1つの元素である。
また、情報記録層4の厚さは、良好な記録再生特性を得る観点から、3nm〜40nmであることが好ましい。
(TexPd1-x)yO1-y・・・・・(2)
ただし、0.7≦x≦0.9、0.3≦y≦0.7
光透過層6は、紫外線硬化樹脂組成物を硬化することによって、形成されている。この光透過層6の−5℃における貯蔵弾性率は、1500MPa以下の範囲内に設定され、より好ましくは、20MPa以上1500MPa以下の範囲内に設定される。これにより、−5℃程度の低温における追記型光記録媒体10の反りを著しく低減することができる。
紫外線硬化樹脂組成物は、少なくとも、オリゴマー成分および光重合開始剤成分を含む。また、2官能以上モノマー成分および単官能モノマー成分の少なくとも何れかを含んでいてもよい。
オリゴマー成分としては、例えば、(メタ)アクリレートオリゴマーを用いることができる。ここで、(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよびメタアクリレートの何れかを意味するものである。(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、単体硬化物のガラス転移点温度が−50℃〜15℃であるウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどを用いることができる。ウレタン(メタ)アクリレートの市販品の一例としてはUV−6100B(日本合成化学(株)製)、EB230、EB8405(ダイセル・サイテック(株)製)、CN9004(サートマー・ジャパン(株)製)が挙げられる。エポキシ(メタ)アクリレート市販品の一例としてはEB3500(ダイセル・サイテック(株)製)が挙げられる。(メタ)アクリレートオリゴマーは、例えば分子(繰り返し単位)中に2〜4個の(メタ)アクリロイル基を有する。ここで、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基およびメタアクリロイル基の何れかを意味する。(メタ)アクリレートオリゴマーの数平均分子量は、500〜10000であることが好ましい。(メタ)アクリレートオリゴマーは、1種類で用いてもよく、また、2種類以上併用してもよい。
光重合開始剤成分としては、0.01%アセトニトリル溶液の紫外−可視吸収スペクトルの長波長側吸収端がλ=405nm未満になる光重合開始剤を好適に用いることができる。この光重合開始剤としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、2−メチル−1[4−メチルチオ]フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オンなどが挙げられる。1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンの市販品の一例としてはイルガキュア184(チバ・ジャパン(株)製)が挙げられる。2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンの市販品の一例としてはダロキュア1173(チバ・ジャパン(株)製)が挙げられる。2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンの市販品の一例としてはダロキュア1173(チバ・ジャパン(株)製)が挙げられる。2−メチル−1[4−メチルチオ]フェニル−2−モルフォリノプロパン−1−オンの市販品の一例としてはイルガキュア907(チバ・ジャパン(株)製)が挙げられる。
2官能以上モノマー成分としては、2官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを用いることができる。この2官能以上の(メタ)アクリレートモノマーは、単体硬化物のガラス転移点温度が−40℃〜90℃であり、主鎖構造もしくは、および側鎖構造に脂肪族残基、脂環式残基、芳香族残基を有するものである。
単官能モノマー成分としては、単官能(メタ)アクリレートモノマーを用いることができる。この単官能(メタ)アクリレートモノマーは、単体硬化物のガラス転移点温度が−50℃〜50℃であり、主鎖構造もしくは、および側鎖構造に脂肪族残基、脂環式残基、芳香族残基を有するものである。単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては2−フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートなどが挙げられる。単官能(メタ)アクリレートモノマーは1種類で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
上述した追記型光記録媒体10の製造方法の一例について説明する。
まず、一主面に凹凸面8が形成された基板1を成形する。基板1の成形の方法としては、例えば射出成形(インジェクション)法、フォトポリマー法(2P法:Photo Polymerization)などを用いることができる。
次に、基板1を、例えば反射層2となる材料を含むターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスなどのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、基板1上に反射層2を成膜する。
次に、基板1を、例えば第1の保護層3となる材料を含むターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2などのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、反射層2上に第1の保護層3を成膜する。スパッタリング法として、例えば高周波(RF)スパッタリング法、直流(DC)スパッタリング法を用いることができるが、特に直流スパッタリング法が好ましい。直流スパッタ法は高周波スパッタ法に比して成膜レートが高いため、生産性を向上することができるからである。
次に、基板1を、例えば、情報記録層4となる材料を含むターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスなどのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、第1の保護層3上に情報記録層4を成膜する。
次に、基板1を、例えば第2の保護層5となる材料を含むターゲットが備えられた真空チャンバー内に搬送し、真空チャンバー内を所定の圧力になるまで真空引きする。その後、真空チャンバー内にArガスやO2などのプロセスガスを導入しながら、ターゲットをスパッタリングして、情報記録層4上に第2の保護層5を成膜する。スパッタリング法として、例えば高周波(RF)スパッタリング法、直流(DC)スパッタリング法を用いることができるが、特に直流スパッタリング法が好ましい。直流スパッタ法は高周波スパッタ法に比して成膜レートが高いため、生産性を向上することができるからである。
次に、光透過層6を第2の保護層5上に形成する。光透過層6の形成は、例えば、上述の紫外線硬化樹脂組成物を第2の保護層5上にスピンコート法により塗布した後、紫外線を塗布した紫外線硬化樹脂組成物に照射し硬化させることによって行う。
以上の工程により、図1に示す追記型光記録媒体10が得られる。
この発明の第1の実施の形態による光記録媒体では、光透過層6の−5℃における貯蔵弾性率が、1500MPa以下の範囲内であり、より好ましくは、20MPa以上1500MPa以下の範囲内に設定されている。これにより、−5℃程度の低温における追記型光記録媒体10の反りを著しく低減することができる。
[光記録媒体の構成]
この発明の第2の実施の形態による追記型光記録媒体について説明する。図2は、この発明の第2の実施の形態による追記型光記録媒体の一構成例を示す概略断面図である。この追記型光記録媒体20は、基板1上に、情報記録層66、誘電体層64、光透過層6が順次積層された構成を有する。
基板1は、第1の実施の形態と同様の構成を有する。
情報記録層66は、基板1の凹凸面8上に順次積層された金属層62および酸化物層63からなる。金属層62は、酸化物層63に隣接して設けられる隣接層であって、実質的にチタン(Ti)から構成される。Tiを主たる材料とすれば基本的に良好な記録特性を得ることができる。
誘電体層64は、情報記録層66上に順次積層された第1の誘電体層64aおよび第2の誘電体層64bからなる。第1の誘電体層4aおよび第2の誘電体層4bは、情報記録層6の光学的、機械的保護、すなわち耐久性の向上や、記録時の情報記録層6の変形、すなわちふくらみの抑制などを行うためのものである。
光透過層6は、第1の実施の形態と同様の構成を有する。
次に、上述の構成を有する追記型光記録媒体20の製造方法の一例について説明する。
以上の工程により、図2に示す光記録媒体20が得られる。
この発明の第2の実施の形態による光記録媒体は、第1の実施の形態と同様の効果を有する。
[光記録媒体の構成]
図3は、この発明の第3の実施の形態による光記録媒体の一構成例を示す。この光記録媒体は、データの消去や書換が可能である書換型の光記録媒体30である。図3に示すように、この光記録媒体30は、情報記録層14、光透過層16がこの順序で基板11上に積層された構成を有する。
基板11は、第1の実施の形態における基板1と同様である。
図4は、情報記録層14の一構成例を示す。図4に示すように、情報記録層14は、例えば、反射層22、第2誘電体層23、第1誘電体層24、記録層25、第1誘電体層26、第2誘電体層27、第3誘電体層28をこの順序で基板11上に積層してなる積層膜である。
反射層22は、入射されたレーザー光を反射し光学特性を向上させるとともに、記録層25に吸収された熱を速やかに放熱させる層である。反射層22を構成する材料としては、例えば、Al、Ag、Au、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo、Geなどの単体、またはこれらの合金を主成分とするものを挙げることができる。これらのうち、特にAl系、Ag系、Au系、Si系、Ge系の材料が実用性の面から好ましい。合金としては、例えばAl−Ti、Al−Cr、Al−Cu、Al−Mg−Si、Ag−Pd−Cu、Ag−Pd−Ti、Si−Bなどが好適に用いられる。これらの材料のうちから、光学特性および熱特性を考慮して設定することが好ましい。例えば、単波長領域においても高反射率を有する点を考慮すると、Al系またはAg系の材料を用いることが好ましい。
(SiO2)x1(In2O3)y1(ZrO2)z1・・・(1)
(但し、x1+y1+z1=100、5≦x1≦20、40≦y1≦60、30≦z1≦50)
(SiO2)x2(In2O3)y2(ZrO2)z2・・・(2)
(但し、x2+y2+z2=100、5≦x2≦20、60≦y2≦90、5≦z2≦20)
BixGeyTez・・・(3)
(但し、x+y+z=100、2≦x≦10、35≦y≦45、45≦z≦55である。)
光透過層16は、第1の実施の形態による追記型光記録媒体10の光透過層6と同様の構成を有する。
次に、上述の構成を有する光記録媒体30の製造方法の一例について説明する。
以上の工程により、図3に示す光記録媒体20が得られる。
この発明の第3の実施の形態による光記録媒体30は、光透過層16の−5℃における貯蔵弾性率が、1500MPa以下の範囲内であり、より好ましくは、20MPa以上1500MPa以下の範囲内に設定されている。これにより、−5℃程度の低温における書き換え型の光記録媒体30の反りを著しく低減することができる。
この発明の第4の実施の形態による光記録媒体について説明する。図5は、この発明の第4の実施の形態による光記録媒体の情報記録層の一構成例を示す。なお、上述の第3の実施の形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図5に示すように、第4の実施の形態による光記録媒体は、反射層22と記録層25との間に、単層の誘電体層51が形成された情報記録層14を有する点において、第3の実施のとは、異なっている。
(SiO2)x1(In2O3)y1(ZrO2)z1・・・(4)
(但し、x1+y1+z1=100、5≦x1≦20、40≦y1≦60、30≦z1≦50)
この発明の第4の実施の形態による光記録媒体は、第3の実施の形態と同様の効果を有する。
以下の成分の配合量を適宜調整し、図6の線L1の貯蔵弾性率を示すサンプル1の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
オリゴマー成分
ウレタン(メタ)アクリレート(日本合成化学(株)製 商品名:UV6100B)
光重合開始剤成分
(チバ・ジャパン(株)製 商品名イルガキュア184)
2官能以上モノマー成分
プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート(サートーマー・ジャパン(株)製 商品名:SR9035)
カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製 商品名:DPCA−120)
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L2の貯蔵弾性率を示すサンプル2の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L3の貯蔵弾性率を示すサンプル3の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L4の貯蔵弾性率を示すサンプル4の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L5の貯蔵弾性率を示すサンプル5の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L6の貯蔵弾性率を示すサンプル6の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L7の貯蔵弾性率を示すサンプル7の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L8の貯蔵弾性率を示すサンプル8の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1における、オリゴマー成分、光重合開始剤成分、2官能以上モノマー成分に用いる材料種、各成分の配合量を適宜変え、また、必要に応じて、上述の単官能モノマー成分を配合し、図6の線L9の貯蔵弾性率を示すサンプル9の紫外線硬化樹脂組成物を調製した。
サンプル1〜サンプル9の紫外線樹脂組成物を用いて光透過層を形成した評価用の光ディスクを、以下のように作製した。
金属膜
材料:AgNdCu、膜厚:123nm
第1の誘電体膜
材料:Si3N4、膜厚:8nm
第2の誘電体膜
材料:(ZnS)80−(SiO2)20、膜厚:7nm
相変化記録膜
材料:Ge6.5Sb77.1Te16.4、膜厚:10nm
第3の誘電体膜
材料:(ZnS)80−(SiO2)20、膜厚:8nm
第4の誘電体膜
材料:Si3N4、膜厚:50nm
第5の誘電体膜
材料:(SiO2)20(Cr2O3)30(ZrO2)50、膜厚:5nm
図7に示すように、−5℃の貯蔵弾性率が1500MPa以下では、ΔR−skewを−0.2[deg]より小さい値に抑制できることが確認できた。一方、−5℃の貯蔵弾性率が1500MPaを超えると、ΔR−skewが−0.2[deg]より大きくなることが確認できた。すなわち、矢印pに示す−5℃の光透過層の貯蔵弾性率が1500MPa以下の範囲では、低温における光ディスクの反りを著しく低減できることが確認できた。なお、ΔR−skew=−0.2[deg]を判定基準とした理由は、BD(Blu-ray Disk)の信号特性、信頼性等を考慮すると、R−skewが−0.35〜+0.35degであることが求められることに基づくものである。すなわち、−0.35〜+0.35degの0.7degの範囲内に、skew経時変化、Sudden change(急な温度環境変化によるskew変化)、環境変化におけるskewマージン、製造でのskewマージンを含める必要がある。これらのskew経時変化、Sudden change、環境変化におけるskewマージン、製造でのskewマージンの配分を考慮すると、環境変化におけるskewマージン(すなわち、−5℃の温度環境下でのskew変化)は、最低でも0.2deg以下にする必要がある。
2・・・反射層
3・・・第1の保護層
4,14・・・情報記録層
5・・・第2の保護層
6,16・・・光透過層
8・・・凹凸面
10,20・・・追記型光記録媒体
11・・・基板
30・・・光記録媒体
22・・・反射層
23,27・・・第2誘電体層
24,26・・・第1誘電体層
25・・・記録層
28・・・第3誘電体層
51・・・誘電体層
62・・・金属層
63・・・酸化物層
Claims (8)
- 基板と、
光の照射により情報信号の記録および再生が行われる、上記基板上に形成された情報記録層と、
上記情報記録層上に形成された上記光を透過する光透過層と
を備え、
−5℃における上記光透過層の貯蔵弾性率が、1300MPa以下の範囲内である光記録媒体。 - −5℃における上記光透過層の貯蔵弾性率が、20MPa以上1300MPa以下の範囲内である請求項1記載の光記録媒体。
- 上記基板は、ポリカーボネート系樹脂を主成分とする請求項1〜2の何れかに記載の光記録媒体。
- 上記光透過層は、紫外線硬化樹脂組成物を主成分とする請求項1〜3の何れかに記載の光記録媒体。
- 上記紫外線硬化樹脂組成物は、
硬化反応前の液状状態での25℃における粘度が300mPa・s以上3000mPa・s以下であり、且つ単体硬化物のガラス転移点温度が−50℃以上15℃以下であるオリゴマー成分と、
光重合開始剤成分とを含む
請求項4記載の光記録媒体。 - 上記紫外線硬化樹脂組成物は、
2官能以上モノマー成分および単官能モノマー成分のうちの少なくとも1種をさらに含む
請求項5記載の光記録媒体。 - 上記情報記録層が、光の照射により情報信号を繰り返し記録可能な記録層である
請求項1〜6の何れかに記載の光記録媒体。 - 基板上に、光の照射により情報信号の記録および再生が行われる情報記録層を形成する工程と、
上記情報記録層上に、紫外線硬化樹脂組成物を塗布した後硬化させることにより、光透過層を形成する工程と
を有し、
−5℃における上記光透過層の貯蔵弾性率を、1300MPa以下の範囲内とする光記録媒体の製造方法。
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