CN103824571A

CN103824571A - 光学记录介质基板及其制造方法、光学记录介质

Info

Publication number: CN103824571A
Application number: CN201310553657.6A
Authority: CN
Inventors: 中山比吕史; 竹本宏之; 菊地稔; 松浦穗
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2033-11-08
Also published as: CN103824571B; US20140134440A1; JP6056402B2; US20200051590A1; TW201426744A; JP2014099230A; TWI621118B

Abstract

本发明提供了光学记录介质基板及其制造方法、光学记录介质。其中，该光学记录介质基板，包括平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯。

Description

光学记录介质基板及其制造方法、光学记录介质

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月15日提交的日本在先专利申请JP 2012至251413的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种减少翘曲的光学记录介质基板、利用该光学记录介质基板的光学记录介质以及光学记录介质基板的制造方法。

背景技术

光学记录介质作为用于提供软件（包括音乐、视频等）的介质是非常优异的，且由于操作方便、批量生产简单、制造成本降低等而在广泛的领域中变得普遍。另外，正在改善光学记录介质的高密度，与现有技术的压缩光盘（CD）和数字通用光盘（DVD）等相比，实现相当高的容量的蓝光光盘（注册商标）等已经变得普遍。

当这些光学记录介质翘曲时，难以展示出良好的再现特性。这是因为光斑中出现了像差。

在日本未经审查的专利申请公开第2009至271970中，公开了层压由具有预定特性的活化能量线固化树脂（active energy line curable resin）形成的光学传输层（透明覆盖层）以抑制光学记录介质（尤其是蓝光光盘）翘曲的技术。

发明内容

顺便提及，在现有技术的光学记录介质没有足够的刚性且例如光学记录介质以其两端（中心介入在其间）插入存储盒的保持沟槽中的水平状态下被存储很长一段时间时，可能会发生翘曲并且难以展示出良好的再现特性。在存储于高温环境时，这种情况可以被明显示出。这是缩短光学记录介质寿命的一个因素。如果可以减少以这种水平状态存储的光学记录介质的翘曲，则这将大大有助于长期保存光学记录介质。

期望提供一种长寿命的光学记录介质基板，其即使当光学记录介质在正常温度或高温环境下以水平状态被长时间存放时，也可减少翘曲且具有良好的再现特性，以及使用该光学记录介质基板的光学记录介质。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种光学记录介质基板，包括：平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种光学记录介质，包括：光学记录介质基板，所述光学记录介质基板是平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯。

进一步地，根据本发明的又一实施方式，提供了一种光学记录介质基板的制造方法，包括：在模具中填充并注塑成型平均分子量在15000至16000的范围内的聚碳酸酯；以及在所述模具中进行冷却达6秒以上。

由此，确保了光学记录介质的高刚性。

根据本发明的一个或多个实施方式，即使光学记录介质存放很长一段时间的情况下，也可抑制由于自身重量导致的翘曲，进而记录在光学记录介质上的音乐、视频等可以在良好的状态下再现。

另外，即使在光学记录介质存放在高温环境时，也可以抑制由于其自身重量导致的翘曲且类似获得良好的再现特性。

附图说明

图1是实施方式的光学记录介质的层结构的说明图；

图2是示出了测量光学记录介质基板的密度的方法的示图；

图3是示出了当记录介质保持在水平状态下时的形状变化的示图；

图4是示出了当以水平状态存放时光学记录介质的翘曲的测量结果的示图；

图5是示出了光学记录介质基板的密度与翘曲之间的关系的示图；以及

图6是示出了光学记录介质基板的注塑成型的冷却时间与密度之间的关系的示图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。要注意的是，在该说明书和附图中，具有大致相同功能和结构的结构元件用相同参考标号表示，并省略对这些结构元件的重复阐述。

下文中，将按以下顺序描述本发明的内容。

【1．光学记录介质的结构】

【2．制造方法】

【3．密度测量方法】

【4．实验结果】

【5．结论】

下文中，将参照图1描述根据实施方式的光学记录介质、光学记录介质基板以及光学记录介质基板的制造方法。

本发明的技术适用于这里描述的光学记录介质基板且适用于使用该光学记录介质基板的光学记录介质。

本发明包括蓝光光盘作为光学记录介质的实例、蓝光光盘基板作为光学记录介质基板的实例以及蓝光光盘基板的制造方法作为光学记录介质基板的制造方法的实例，如下文所述。

本发明的应用范围不限于充当蓝光光盘的光学记录介质、蓝光光盘基板以及蓝光光盘基板的制造方法，并且例如可以广泛适用于各种光学记录介质比如CD和DVD、各种光学记录介质的基板以及各种光学记录介质的基板的制造方法。

【1．光学记录介质的结构】

在图1中，包括蓝光光盘（光学记录介质1）的层结构的实例。

图1中的A示出了光学记录介质1的层结构，其中所谓的记录层5是单层。

光学记录介质1具有光学记录介质基板4，在该光学记录介质基板的一侧上形成有记录层5。使用聚碳酸酯作为光学记录介质基板4。在聚碳酸酯中，平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内。

记录层5被形成为凹/凸形状，作为包括凹坑和间隔的凹坑阵列图案。光学记录介质基板4例如形成有大约1.1mm的厚度。

形成用于反射激光9的反射膜6，以便在光学记录介质基板4的记录层5具有凹坑阵列图案的一侧再现。反射膜6中与记录层5相对的一侧充当激光9的入射面，光被物镜14收集在该入射面上。

虽然银、银合金、铝或铝合金通常被用作反射膜6，但本发明不限于此，因为只要可以有效地反射405nm（其是再现激光的波长）的光就可满足该功能。

具有均匀优良的表面平滑度的透明覆盖层7形成在反射膜6中的激光9的入射面侧，该入射面侧即是信息读出表面侧。进一步地，充当保护层的硬涂层8形成在透明覆盖层7的表面侧上，该表面侧即是激光9入射到其上的那一侧。

在这种情况下，虽然保护层由透明覆盖层7和硬涂层8形成，但透明覆盖层7和硬涂层8的总厚度例如变为95μm至105μm。虽然不特别规定透明覆盖层7与硬涂层8之比，但硬涂层8的厚度通常为1.5μm至5μm。

另外，当从光学记录介质基板4的激光9的入射侧观察时，相对侧的表面（所谓的标签表面）被形成为印刷侧3，用于展示光学记录介质1的内容的标签印刷操作在该印刷侧3上执行。

可能不需要形成硬涂层8。例如，当获得通过透明覆盖层7的表面保护功能时，可以考虑没有形成硬涂层8的实例。可以通过省略硬涂层8的形成来简化光盘制造工艺。

在蓝光光盘中，具有两个记录层10和12的两层光盘结构同样被标准化。在图1的B中，示出了两层光学记录介质2的层结构。如图1的B所示，光学记录介质基板4被设置在光学记录介质1中。如上所述，聚碳酸酯用作光学记录介质基板4。在聚碳酸酯中，平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内。

在光学记录介质基板4的激光9的入射表面侧，形成中间层11介于其间的第一记录层10和第二记录层12。

第一记录层10和第二记录层12形成为凹/凸形状，作为包括凹坑和间隔的凹坑阵列图案。中间层11例如形成厚度为20μm至30μm。

反射膜6形成在第一记录层10和中间层11之间。半透明反射膜13形成在第二记录层12的表面上。在该表面上，形成有透明覆盖层7。进一步地，充当保护层的硬涂层8形成在透明覆盖层7的表面侧，即，形成在激光9入射到其上的一侧。透明覆盖层7和硬涂层8的总厚度例如为75μm。

在光学记录介质1的情况下，可能不需要形成硬涂层8。

通过将其上预形成有凹坑阵列图案的压模压在中间层11上来形成第二记录层12。

因为蓝光光盘（光学记录介质1和2）具有单面读取方式，即，透明覆盖层7仅位于光学记录介质基板4的一侧，如图1所示，蓝光光盘在厚度方向上是不对称的，且由于每层的残留应力的影响而容易变形。

因此，蓝光光盘由平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯组成，使得翘曲的发生得到特别有效地抑制并且可以获得良好的再现特性。

【2．制造方法】

在下文中，将对光学记录介质1的制造方法进行简要描述。

（a）首先，执行注塑成型以形成光学记录介质基板4。通过在高温下熔融聚碳酸酯颗粒并将熔融的聚碳酸酯颗粒填充在模具中来执行注塑成型。

（b）接下来，在模具内对光学记录介质基板4冷却达固定时间进而从模具中取出。由此形成厚度大约为1.1mm的光学记录介质基板4。

（c）接下来，利用诸如溅射、气相沉积和涂布技术将记录层5和反射膜6层压在从模具提取出来的光学记录介质基板4的一侧。

（d）随后，利用旋涂法或通过将大约100μm的膜层压在反射膜6上来形成透明覆盖层7。

（e）接下来，通过向采用旋涂或压膜形成的透明覆盖层7照射紫外光来硬化透明覆盖层7。

（f）最后，形成硬涂层8。

与模具的注塑成型相关联的制造方法也与CD和DVD的制造相同。

接下来，将对两层光学记录介质2的制造方法进行简要描述。

两层光学记录介质2的制造方法在形成第一记录层10之前基本上与上述单层光学记录介质1的情况相同。

在形成第一记录层10之后，形成中间层11。该中间层11通过向其照射紫外光来硬化。在中间层11上，第二记录层12和半透明反射膜13采用溅射法等来形成。之后，透明覆盖层7和硬涂层8被形成为单层光盘。

在本发明的技术中，通过将平均分子量在15000至16000的范围内的聚碳酸酯填充在模具中来执行注塑成型。将模具内的冷却时间设为6秒以上。通过将冷却时间设为6秒以上，可以具有聚碳酸酯的密度为1.1930[g/cm³]至1.2000[g/cm³]的特性。最后，利用平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的密度在1.1930[g/cm³]至1.2000[g/cm³]的范围内的聚碳酸酯来形成光学记录介质基板4。

由此可以抑制光学记录介质1和2变形，可以防止由于长期存放而导致的翘曲，进而可以获得良好的再现特性。

【3．密度测量方法】

在下文中，将描述光学记录介质1在使用温度环境的上限被存放固定的一段时间的情况下的翘曲状态的实验。首先，将参照图2描述该实验中所使用的测量光学记录介质基板4的密度的方法。

作为密度测量方法，水中置换法可用于即使在光学记录介质基板4的复杂形状的情况下也准确获得密度。

使用能够测量高达0.1mg精度的电子天平30，作为用于测量密度的重力计。

古典的天平或简单的天平是一种通过利用杠杆、将样品放置在施力点或作用位置的一侧、然后将作为参考的配重放置在另一侧来达到平衡从而由配重的质量获得样品的质量的测量装置。另一方面，在电子天平30中，仅放置待测物理对象而不需要其他操作就可立即获得重量的数值。

另外，在待测光学记录介质基板4中，10[nm]的水无法穿过的无机膜形成在光学记录介质基板4的两侧，以便抑制密度的精确性由于吸收而降低。

首先，测量光学记录介质基板4的重量。通过将光学记录介质基板4放置在电子天平30上测得该重量，如图2的A所示。此时，假设重量为m[g]。

接下来，测量含有水32（纯净水）的容器31的重量，如图2的B所示。此时，假设重量为M1[g]。

进一步地，当光学记录介质基板4利用支撑杆33悬挂且漂浮在水32中时，测量该重量，如图2的C所示。此时，假设重量为M2[g]。

从上述测量结果可知，当与重量测量时的水温对应的水的密度为ρ[g/cm³]时，（M2–M1)/ρ为光学记录介质基板4的体积。光学记录介质基板4的密度A通过将m除以（M2–M1)/ρ来获得，m是光学记录介质基板4的重量。

最后，获得光学记录介质基板4的密度A[g/cm³]的表达式如下。

A=ρm/（M2–M1)

根据上述方法获得光学记录介质基板4的密度。

【4．实验结果】

接下来，将参照图3至6描述常规光学记录介质在使用温度环境的上限下被存放固定的一段时间时的翘曲状态以及具有本实施方式的光学记录介质基板4的光学记录介质1的翘曲状态的实验结果。

图3直观示出了常规光学记录介质（光盘）的存放状态和变形状态并示出了光学记录介质支撑在两个点上并以水平状态存放时的变形状态。图3的A与不发生变形和翘曲的情况对应。

图3的B示出了在55℃温度下的恒温层内进行长达96小时的存放时的变形状态。为了便于理解，图3的B以放大的方式示出。虽然如图3的B所示的被支撑的部分（箭头）未变形，但其他部分由于其自身重量已经弯曲下垂或者变形成整体土豆片的形状。在这种情况下，利用激光的记录或再现操作不正常。该变形是引起故障的原因。

图4是通过具体测量图3中所示的常规光学记录介质的变形量（翘曲）作为距光学记录介质中心的倾斜（角）而获得的图。横轴表示光学记录介质的半径，竖轴表示距光学记录介质中心的角。倾斜（角）与光学记录介质的翘曲对应。在图4中，■表示最小值，▲表示平均值，◆表示最大值。当倾斜超过±0.3度时，利用激光的记录或再现受阻。这是因为光斑（焦点）中出现了像差。

图4的A与图3的A的情况对应，示出了光学记录介质在存放之前（紧接制造之后）的倾斜。在这种情况下，倾斜的最大值与最小值之差在±0.2度的范围内，基本上是平坦的。这显然在±0.3度的范围内。相应地，利用激光的记录和再现都不会受阻。

图4的B与图3的B的情况对应，是示出了光学记录介质在55℃温度下以两点支撑状态下存放96小时之后的倾斜的图。最大值与最小值之差达到±0.6度（大约58mm的半径），如图4的B所示。在这种情况下，记录或再现操作受阻，从而带来麻烦。

图5示出了光学记录介质基板4的密度和翘曲（倾斜）之间的关系，该光学记录介质基板具有作为光学记录介质基板4的平均分子量在15000至16000的范围内的聚碳酸酯。这里，密度指的是单位体积质量。

尽管光学记录介质基板4的翘曲在25℃温度下的密度为1.1926[g/cm³]以下的区域中突然增加，如图5所示，但是翘曲量在密度为1.1926[g/cm³]以上的区域中缓慢降低。当密度为1.1920[g/cm³]时，翘曲量大约为0.56度。

另一方面，当25℃温度下的密度超过1.1926[g/cm³]时，翘曲量降至0.28度以下。因此，将密度为1.1930g/cm³以上的聚碳酸酯用于光学记录介质基板4可以充分抑制翘曲并且在实际中是优选的。

从上述测量结果可知，如果平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930[g/cm³]以上的聚碳酸酯被用作光学记录介质基板4，可以减少翘曲并且可以获得光学记录介质1和2的良好的记录或再现特性。

聚碳酸酯的密度可以在诸如成型条件和退火处理的适当条件下进行控制。这里，通过将模具内的冷却时间设为6秒，可以将密度设为预定值，如稍后所述。

另外，聚碳酸酯的密度的上限一般为1.2000[g/cm³]。因此，优选地是平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930[g/cm³]至1.2000[g/cm³]的范围内的本发明的聚碳酸酯。

图6是示出了光学记录介质基板4的模具内的冷却时间和密度之间的关系的示图。横轴表示冷却时间，竖轴表示密度。当冷却时间增加时，如图6所示，光学记录介质基板4的密度增加。如果冷却时间为6秒以上，则可以将光学记录介质基板4的密度设为1.1930g/cm³以上。

因此，在成型光学记录介质基板4之后，通过将模具内的冷却时间设为6秒以上，可以抑制光学记录介质基板4和具有该光学记录介质基板的光学记录介质1发生翘曲。

【5．结论】

根据上文，当光学记录介质基板（其是平均分子量在15000至16000的范围内，且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯）用于光学记录介质时，翘曲的发生尤其被有效抑制且可以获得良好的再现特性。

另外，可以防止CD和DVD以及蓝光光盘中的光盘变形，可以防止由于长期存放而导致的光盘翘曲，且可以获得良好的再现特性。

本领域技术人员应该理解，根据设计需求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合以及改变，只要其在所附权利要求或其等同内容的范围之内即可。

Claims

1.一种光学记录介质基板：

所述光学记录介质基板是平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯。

2.根据权利要求1所述的光学记录介质基板，其中，所述聚碳酸酯的密度在退火条件下进行控制。

3.一种光学记录介质，包括：

光学记录介质基板，所述光学记录介质基板是平均分子量在15000至16000的范围内且25℃下的单位体积质量在1.1930g/cm³至1.2000g/cm³的范围内的聚碳酸酯。

4.根据权利要求3所述的光学记录介质，进一步包括：

透明覆盖层，在所述光学记录介质基板的信息读出表面侧。

5.一种光学记录介质基板的制造方法，包括：

在模具中填充并注塑成型平均分子量在15000至16000的范围内的聚碳酸酯；以及

在所述模具中进行冷却达6秒以上。

6.根据权利要求5所述的光学记录介质基板的制造方法，包括：

在从所述模具中取出所述光学记录介质基板之后，在所述光学记录介质基板的信息读出表面侧形成透明覆盖层。