JP7468521B2 - 光記録媒体 - Google Patents
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Description
本開示に係る第2の光記録媒体は、第1の面および第2の面を有する光記録媒体本体と、第1の面に設けられた第1の凹凸構造層とを備え、第1の凹凸構造層は、情報信号を記録または再生するための光の波長以下のピッチで設けられた複数の第1の構造体を含み、第1の構造体は、光記録媒体にて信号の記録に用いられる凹部または凸部と同様の形状を有し、第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、80%以下であり、第1の面側から光が照射される。
1 第1の実施形態
1.1 光記録媒体の構成
1.2 光記録媒体の製造方法
1.3 効果
2 第2の実施形態
2.1 光記録媒体の構成
2.2 光記録媒体の製造方法
2.3 効果
3 変形例
[1.1 光記録媒体の構成]
本開示の第1の実施形態に係る光記録媒体1は、図1Aに示すように、中央に開口(以下「センターホール」という。)が設けられた円盤形状を有する。なお、光記録媒体1の形状はこの例に限定されるものではなく、例えばカード状等とすることも可能である。光記録媒体1は、いわゆる多層の追記型光記録媒体(例えばAD(Archival Disc))であり、図1Bに示すように、光記録媒体本体2と、第1の凹凸構造層3と、第2の凹凸構造層4とを備える。光記録媒体1は、グルーブトラックおよびランドトラックの両方にデータを記録する方式(以下「ランド/グルーブ記録方式」という。)の光記録媒体である。
光記録媒体本体2は、第1のディスク10と、第2のディスク20と、貼合層30とを備える。第1のディスク10は、情報信号層L0、スペーサ層S1、情報信号層L1、・・・、スペーサ層Sn、情報信号層Ln、カバー層である光透過層12がこの順序で基板11の一主面に積層された構成を有する。第2のディスク20は、情報信号層L0、スペーサ層S1、情報信号層L1、・・・、スペーサ層Sm、情報信号層Lm、カバー層である光透過層22がこの順序で基板21の一主面に積層された構成を有する。但し、n、mはそれぞれ独立して2以上の整数であり、記録容量の向上の観点からすると、好ましくは3以上の整数、より好ましくは4以上の整数、さらにより好ましくは5以上の整数である。なお、以下の説明において、情報信号層L0~Ln、L0~Lmを特に区別しない場合には、情報信号層Lという。
基板11、21は、例えば、中央にセンターホールが設けられた円盤形状を有する。この基板11、21の一主面は、例えば、凹凸面となっており、この凹凸面上に情報信号層L0が形成される。以下では、凹凸面のうち凹部をランドLdといい、凸部をグルーブGvという。
貼合層30は、第1のディスク10と第2のディスク20との間に設けられている。貼合層30により、第1のディスク10と第2のディスク20とが貼り合わされる。より具体的には、光透過層12、22がそれぞれ表面側となるようにして、第1のディスク10の基板11側の面と第2のディスク基板の基板21側の面とが貼り合わされる。
情報信号層Lは、凹状のトラック(以下「ランドトラック」という。)および凸状のトラック(以下「グルーブトラック」という。)を有している。第1の実施形態に係る光記録媒体1は、ランドトラックおよびグルーブトラックの両方に情報信号を記録可能に構成されている。ランドトラックとグルーブトラックとのトラックピッチTpが、高記録密度の観点からすると、好ましくは0.225μm以下、より好ましくは0.225μm未満であることが好ましい。トラックピッチTpの下限値は特に限定されるものではないが、例えば0.12μm以上である。
記録層13は、レーザー光の照射により情報信号を記録可能に構成されている。具体的には、記録層13は、レーザー光の照射により記録マークを形成可能に構成されている。記録層13は、無機記録層であり、無機記録材料として金属酸化物を主成分として含む。金属酸化物は、例えば、酸化マンガンを含む無機記録材料(MnO系材料)、酸化パラジウムを含む無機記録材料(PdO系材料)、酸化銅を含む無機記録材料(CuO系材料)または酸化銀を含む無機記録材料(AgO系材料)である。
保護層14、15は、酸素バリア層として機能を有する。これにより、記録層13の耐久性を向上することができる。また、保護層14、15は、記録層13の酸素の逃避を抑制する機能を有する。これにより、記録層13の膜質の変化(主に反射率の低下として検出)を抑制することができ、記録層13として好ましい膜質を確保することができる。また、保護層14、15は、記録特性を向上させる機能も有する。
スペーサ層S1~Sn、S1~Smはそれぞれ、情報信号層L0~Ln、L0~Lmを物理的および光学的に十分な距離をもって離間させる役割を有し、その表面には凹凸面が設けられている。その凹凸面は、例えば、同心円状または螺旋状のランドLdおよびグルーブGvを形成している。スペーサ層S1~Sn、S1~Smの厚みは、好ましくは9μm以上50μm以下である。スペーサ層S1~Sn、S1~Smの材料は特に限定されるものではないが、紫外線硬化性アクリル樹脂を用いることが好ましい。また、スペーサ層S1~Sn、S1~Smは奥層へのデータの記録および再生のためのレーザー光の光路となることから、十分に高い光透過性を有していることが好ましい。
光透過層12、22は、例えば、紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂を硬化してなる樹脂層である。紫外線硬化樹脂としては、例えば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂が挙げられる。また、光透過層12、22が、円環形状を有する光透過性シートと、この光透過性シートを情報信号層Ln、Lmに対して貼り合わせるための接着層とにより構成されていてもよい。光透過性シートは、記録および再生に用いられるレーザー光に対して、吸収能が低い材料からなることが好ましく、具体的には透過率90パーセント以上の材料からなることが好ましい。光透過性シートの材料としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂またはポリオレフィン系樹脂(例えばゼオネックス(登録商標))等を用いることができる。接着層の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂または感圧性粘着剤(PSA:Pressure Sensitive Adhesive)等を用いることができる。
第1、第2の凹凸構造層3、4はそれぞれ、第1、第2の光照射面C1、C2に耐擦傷性を付与する。また、第1、第2の凹凸構造層3、4はそれぞれ、情報信号を記録または再生するためのレーザー光の反射を抑制する反射抑制機能を第1、第2の光照射面C1、C2に付与する。第1の凹凸構造層3は、光記録媒体本体2の第1の光照射面C1に設けられている。第2の凹凸構造層4は、光記録媒体本体2の第2の光照射面C2に設けられている。
次に、本開示の第1の実施形態に係る光記録媒体1の製造方法の一例について説明する。
はじめに、第1のディスク10を以下のようにして作製する。
まず、一主面に凹凸面が形成された基板11を成形する。基板11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)法またはフォトポリマー法(2P法:Photo Polymerization)等を用いることができる。
次に、例えばスパッタリング法により、基板11上に、保護層15、記録層13、保護層14を順次積層することにより、情報信号層L0を形成する。
次に、例えばスピンコート法により紫外線硬化樹脂を情報信号層L0上に均一に塗布する。その後、情報信号層L0上に均一に塗布された紫外線硬化樹脂に対してスタンパの凹凸パターンを押し当て、紫外線硬化樹脂に対して紫外線を照射して硬化させたのち、スタンパを剥離する。これにより、スタンパの凹凸パターンが紫外線硬化樹脂に転写され、例えばランドLdおよびグルーブGvが設けられたスペーサ層S1が情報信号層L0上に形成される。
次に、上述の“情報信号層の形成工程”および“スペーサ層の形成工程”と同様にして、情報信号層L1、スペーサ層S2、情報信号層L3、・・・、スペーサ層Sn、情報信号層Lnをこの順序でスペーサ層S1上に積層する。
次に、例えばスピンコート法により、紫外線硬化樹脂(UVレジン)等の感光性樹脂を情報信号層Ln上にスピンコートしたのち、紫外線等の光を感光性樹脂に照射し硬化する。これにより、情報信号層Ln上に光透過層12が形成される。
次に、UVナノインプリントにより、光記録媒体本体2の第1の光照射面C1に第1の凹凸構造層3を形成する。具体的には、スピンコート法により、光記録媒体本体2の第1の光照射面C1に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化樹脂に原盤(モールド)を押し当てたのち、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。硬化後、紫外線硬化樹脂から原盤を離型する。これにより、第1の凹凸構造層3が形成される。以上により、第1のディスク10が作製される。
“第2のディスクの作製工程”は、上述の“第1のディスクの作製工程”と同様であるので、説明を省略する。
次に、以下のようにして、例えばスピンコート法により、上述のようにして作製された第1、第2のディスク10、20の間に接着剤としての紫外線硬化樹脂を延伸させる。まず、第2のディスク20の両主面のうち第2の光照射面C2とは反対側の主面に、センターホールの周縁に沿って紫外線硬化樹脂をリング状に塗布する。次に、第1のディスク10の両主面のうち第1の光照射面C1とは反対側の主面と、第2のディスク20の両主面のうち第2の光照射面C2とは反対側の主面とが対向するようにして、第1のディスク10を紫外線硬化樹脂を介して第2のディスク20に対して押し付ける。
上述の第1の実施形態に係る光記録媒体1は、第1、第2の光照射面C1、C2にそれぞれ、第1、第2の凹凸構造層3、4が設けられている。これにより、複数の光記録媒体1が重ね合わされた場合に、重ね合わされた光記録媒体1の接触面積を小さくできる。したがって、重ね合わされた光記録媒体1同士の貼り付きを抑制することができる。また、重ね合わされた光記録媒体1の滑り力を低減することができる。
[2.1 光記録媒体の構成]
図4に示すように、本開示の第2の実施形態に係る光記録媒体101は、いわゆる多層の追記型光記録媒体であり、光記録媒体本体102と、第1の凹凸構造層3とを備える。なお、第2の実施形態において第1の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
本開示の第2の実施形態に係る光記録媒体101の製造方法の一例について説明する。
上述の第2の実施形態に係る光記録媒体101では、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、フラットな光照射面に比べて反射光量を低減させることで、BD規格の光透過層12の厚み(100μm)の範囲で4層以上の情報信号層Lを備えることが可能になる。
上述の第1、第2の実施形態では、情報信号層Lが、記録層13と、記録層13の上面に隣接して設けられた保護層14と、記録層13の下面に隣接して設けられた保護層15とを備える構成について説明したが、情報信号層Lの構成はこれに限定されるものではない。例えば、記録層13の上面および下面のいずれか一方にのみ保護層を設けるようにしてもよい。また、情報信号層Lを記録層13単層のみから構成するようにしてもよい。このような単純な構成とすることで、光記録媒体1、101を低廉化し、かつ、その生産性を向上することができる。この効果は、情報信号層Lの層数が多い媒体ほど、顕著となる。
i 貼り付き力および滑り力を評価した実施例、比較例
ii 信号特性に対する凹凸構造の影響を評価した実施例、比較例
以下のようにして、微細な凹凸構造が光照射面に形成された光ディスクを作製し、貼り付き力および滑り力を評価した。
UVナノインプリントにより、光ディスク本体(UVナノインプリントによる凹凸構造形成以外はBD-DSD、記録容量200GBと同じ仕様)の両光照射面(両信号面)に、凹状の構造体からなる微細な凹凸構造(モスアイ構造)を形成した。この際、構造体のピッチP1、P2、構造体の幅W1、W2および構造体の深さD(図5参照)を表1に示す値に設定した。なお、ピッチP1、P2は、情報信号を記録または再生するためのレーザー光の波長以下とした。以上により、目的とする光ディスクが得られた。
微細な凹凸構造としてBD2Tピット(ULTRA HD Blu-ray(登録商標)の3層100GBディスクにおける2Tピットを所定の間隔で並べたもの)を形成した。この際、凹凸構造のピッチP1、P2、構造体の幅W1、W2および構造体の高さH(図3参照)を表1に示す値に設定した。なお、ピッチP1、P2は、情報信号を記録または再生するためのレーザー光の波長以下とした。上記以外のこと以外は実施例1と同様にして光ディスクを得た。
光ディスク本体(BD-DSD、記録容量200GB)の両光照射面(両信号面)に微細な凹凸構造を形成せずに、そのままの状態のものを比較例1の光ディスクとした。
微細な凹凸構造としてCDピット(CD-ROMの基板で使用されるピット)を形成し、凹凸構造のピッチP1、P2、構造体の幅W1、W2および構造体の高さH(図3参照)を表1に示す値に設定した。なお、ピッチP1、P2は、情報信号を記録または再生するためのレーザー光の波長より大きく設定した。上記以外のこと以外は実施例1と同様にして光ディスクを得た。
まず、上述のようにして得られた光ディスクの光照射面(信号面)のSEM像を取得した。図6A、図6B、図6Cにそれぞれ、実施例1、2、比較例2の凹凸構造のSEM像を示す。次に、取得したSEM像よりピクセルごとのコントラストデータを取得し、度数分布を作成した。図7に、実施例1の光ディスクの凹凸構造の度数分布を示す。次に、低コントラスト(凹部)の集団と高コントラストの集団(凸部)のそれぞれを最適な関数(ガウス関数)にてフィッティング(ガウシアンフィッティング)し、フィッティング関数の交点Pを求めた。上記交点Pよりピクセルコントラストが低い集団の生データの積分値を凹部の面積とし、上記交点Pよりピクセルコントラストが高い集団の生データの積分値を凸部の面積とした。次に、凹部の面積と凸部の面積の総和に対する、凸部の面積の割合を求め、この割合を光ディスクの光照射面(信号面)における凸部の面積比率R[%]とした。
上述のようにして得られた光ディスクの光照射面(信号面)の反射率を、パルステック社製評価機(ODU-1000、波長λ=405nm、対物レンズNA=0.85)を用いて以下のようにして簡易的に測定した。まず、エキスパンダー位置を球面収差がL2層の付近に最適となるように合わせた。次に、対物レンズを光軸方向にサーチし、光ディスクからの反射戻り光の総和信号を取得した。取得した総和信号にて、始めに現れるピークが光ディスクの表面に相当するので、そのピークの電圧値を取得した。次に、予めフォーカスサーボをかけて取得したL2層の反射率(総和信号の電圧値)を基準とし、取得した表面の電圧値を用いて光ディスクの光照射面の反射率を求めた。表面の電圧値をもとにした反射率は、球面収差がL2層に最適であるため若干ずれるが、上記の実施例および比較例全てにおいて同一条件であるため、相対比較としては問題ない。
図8は、貼り付き力の測定方法を説明するための概略図である。まず、上述のようにして得られた光ディスクを2枚準備し、光照射面(信号面)が上面となり、かつ、一部が重なるように、測定台上で重ね合わせた。次に、重ね合わされた2枚の光ディスクに30~40kgの荷重を加えたのち、荷重を解除した。続いて、重ね合わされた2枚の光ディスクに290gの荷重を加えつつ、上側に位置する光ディスクを測定台の表面と水平な方向に、フォースゲージにより引っ張り、光ディスクが動き出す引張力を測定し、この引張力の最大値を貼り付き力とした。図9Aに、凸部の面積比率と貼り付き力の関係を示す。
まず、上述の貼り付き力の評価と同様にして、2枚の光ディスクを測定台上で重ね合わせた。次に、重ね合わされた2枚の光ディスクに290gの荷重を加えつつ、上側に位置する光ディスクを測定台の表面と水平な方向に、フォースゲージにより引っ張り、引張力を測定し、この引張力の最大値をすべり力とした。図9Bに、凸部の面積比率と滑り力の関係を示す。
光照射面(信号面)に微細な凹凸構造を形成した光ディスク(実施例1、2、比較例2)では、光照射面(信号面)が平滑な光ディスク(比較例1)に比べて、貼り付き力および滑り力が低減される。
情報信号を記録または再生するためのレーザー光の波長以下のピッチで複数の構造体が光照射面(信号面)に設けられた光ディスク(実施例1、2)では、情報信号を記録または再生するためのレーザー光の波長より大きいピッチで複数の構造体が光照射面(信号面)に設けられた光ディスク(比較例2)に比べて貼り付き力および滑り力が低減される。
以下のようにして、微細な凹凸構造が光照射面(信号面)に形成された光ディスクを作製し、凹凸構造による信号特性に対する影響を評価した。
UVナノインプリントにより、光ディスク本体(UVナノインプリントによる凹凸構造形成以外はAD、記録容量300GBと同じ仕様)の両光照射面(両信号面)に、実施例1と同様の微細な凹凸構造(モスアイ構造)を形成した。以上により、目的とする光ディスクが得られた。
光ディスク本体(AD、記録容量300GB)の両光照射面(両信号面)に、実施例2と同様の微細な凹凸構造(BD2Tピット(ULTRA HD Blu-ray(登録商標))の3層100GBディスクにおける2Tピットを所定の間隔で並べたもの)を形成したこと以外は実施例3と同様にして光ディスクを得た。
光ディスク本体(AD、記録容量300GB)の両光照射面(両信号面)に微細な凹凸構造を形成せずに、そのままの状態のものを比較例3の光ディスクとした。
上述のようにして得られた実施例3、4、比較例3の光ディスクの信号特性を以下のようにして評価した。記録容量300GBのADを記録再生可能なドライブを用いて、光ディスクを0.1mmおきに64RUB(Recording Unit Block)ずつ再生した。そして、64RUB再生時のSER(Symbol Error Rate)の最大値Max、最小値Minおよび平均値Aveを0.1mmおきに全面に亘って取得し、最大値Max、最小値Minおよび平均値Aveそれぞれの平均値を求めた。その結果を図10A、図10B、図10Cに示す。この評価結果から、微細な凹凸構造(モスアイ構造およびBDピット)を記録容量300GBのADの光照射面(信号面)に設けても、SERが悪化することはないことがわかった。
光ディスク本体として記録容量500GBのADを用いたこと以外は実施例3、4、比較例4と同様にして光ディスクを得た。
実施例1、2、比較例1と同様にして光ディスクを得た。
上述のようにして得られた実施例5~8、比較例4、5の光ディスクの信号特性を、実施例3、4、比較例3の光ディスクの信号特性と同様にして評価した。その結果、微細な凹凸構造(モスアイ構造およびBDピット)を記録容量500GBのADおよび記録容量200GBのBD-DSDの光照射面(信号面)に設けても、信号特性(SER、i-MLSE)が悪化することはないことがわかった。
(1)
第1の面および第2の面を有する光記録媒体本体と、
前記第1の面に設けられた第1の凹凸構造層と
を備え、
前記第1の凹凸構造層は、情報信号を記録または再生するための光の波長以下のピッチで設けられた複数の第1の構造体を含み、
前記第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、80%以下であり、
前記第1の面側から前記光が照射される光記録媒体。
(2)
前記第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、50%以下である(1)に記載の光記録媒体。
(3)
前記第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、20%以下である(2)に記載の光記録媒体。
(4)
前記第1の凹凸構造層は、ハードコート層である(1)から(3)のいずれかに記載の光記録媒体。
(5)
前記第1の構造体は、光記録媒体にて信号の記録に用いられる凹部または凸部と同様の形状を有している(1)から(4)のいずれかに記載の光記録媒体。
(6)
前記第2の面に設けられた第2の凹凸構造層をさらに備え、
前記第2の凹凸構造層は、前記光の波長以下のピッチで設けられた複数の第2の構造体を含み、
前記第2の面側から前記光が照射される(1)から(5)のいずれかに記載の光記録媒体。
(7)
前記光記録媒体本体は、
第1のディスクと、
第2のディスクと
を備え、
前記第1のディスクおよび前記第2のディスクは、
基板と、
前記基板上に設けられた情報信号層と、
前記情報信号層を覆うカバー層と
を備え、
前記第1のディスクの前記基板側の面と前記第2のディスクの前記基板側の面とが、貼り合わされている(1)から(6)のいずれかに記載の光記録媒体。
(8)
前記光記録媒体本体は、
基板と、
前記基板上に設けられた情報信号層と、
前記情報信号層を覆うカバー層と
を備え、
前記第1の面は、前記カバー層側の面である(1)から(6)のいずれかに記載の光記録媒体。
2、102 光記録媒体本体
3 第1の凹凸構造層
4 第2の凹凸構造層
3A 基底層
3B、3C 構造体
10 第1のディスク
20 第2のディスク
30 貼合層
11、11A、21 基板
12、22 光透過層
13 記録層
14、15 保護層
L0~Ln、L0~Lm 情報信号層
S1~Sn、S1~Sm スペーサ層
C 光照射面
C1 第1の光照射面
C2 第2の光照射面
Gv グルーブ
Ld ランド
Tp トラックピッチ
Claims (7)
- 第1の面および第2の面を有する光記録媒体本体と、
前記第1の面に設けられた第1の凹凸構造層と
を備え、
前記第1の凹凸構造層は、情報信号を記録または再生するための光の波長以下のピッチで設けられた複数の第1の構造体を含み、
前記第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、20%以下であり、
前記第1の面側から前記光が照射される光記録媒体。 - 第1の面および第2の面を有する光記録媒体本体と、
前記第1の面に設けられた第1の凹凸構造層と
を備え、
前記第1の凹凸構造層は、情報信号を記録または再生するための光の波長以下のピッチで設けられた複数の第1の構造体を含み、前記第1の構造体は、光記録媒体にて信号の記録に用いられる凹部または凸部と同様の形状を有し、
前記第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、80%以下であり、
前記第1の面側から前記光が照射される光記録媒体。 - 前記第1の凹凸構造層の凸部の面積比率が、50%以下である請求項2に記載の光記録媒体。
- 前記第1の凹凸構造層は、ハードコート層である請求項1から3のいずれか1項に記載の光記録媒体。
- 前記第2の面に設けられた第2の凹凸構造層をさらに備え、
前記第2の凹凸構造層は、前記光の波長以下のピッチで設けられた複数の第2の構造体を含み、
前記第2の面側から前記光が照射される請求項1から4のいずれか1項に記載の光記録媒体。 - 前記光記録媒体本体は、
第1のディスクと、
第2のディスクと
を備え、
前記第1のディスクおよび前記第2のディスクは、
基板と、
前記基板上に設けられた情報信号層と、
前記情報信号層を覆うカバー層と
を備え、
前記第1のディスクの前記基板側の面と前記第2のディスクの前記基板側の面とが、貼り合わされている請求項1から5のいずれか1項に記載の光記録媒体。 - 前記光記録媒体本体は、
基板と、
前記基板上に設けられた情報信号層と、
前記情報信号層を覆うカバー層と
を備え、
前記第1の面は、前記カバー層側の面である請求項1から4のいずれか1項に記載の光記録媒体。
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