JP2005513694A - 着色光ディスク及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光ディスク及びその製造方法。
【解決手段】 一実施形態では、光ディスクは2枚以上のプラスチック基板(1)を備え、プラスチック基板の間に接着層とデータ層が配置され、1枚以上の基板(1)は読み出し面基板であり着色剤を読み出し面基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上含み、読み出し面基板はUV接着インデックスが約0.5以上である。光ディスクの製造方法は、着色剤を第一プラスチック基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上含有し第一プラスチック基板のUV接着インデックスを約0.5以上に制御した、第一プラスチック基板を形成し、第一プラスチック基板と第二基板の間にデータ層を配置し、接着層を用いて第一プラスチック基板を第二プラスチック基板に接着し、次いで接着層を硬化する段階を含む。

Description

本発明は情報記憶媒体に関し、特に着色情報記憶媒体に関する。
デジタルバーサタイルディスク(すなわちDVD)は、ゆっくりと、しかし確実にコンパクトディスク(CD)にとって代わろうとしている。このフォーマットはCDよりも著しく大きな記憶容量を与え、そのため最高8時間の高デジタル品質ビデオ/オーディオ内容の書き込みを可能にする。市場で販売されるDVDの数は2001年には全世界で10億単位を上回る見込みであり、2004年までに約40億に達すると予想されている。
CDと全体的な寸法が同じであるディスクの高記憶密度化を実現するために、ディスク構成は変えられている。最も根本的な目に見える違いは、DVDは厚さ1.2mmの1枚のプラスチック基板から製造するのではなく、半分の0.6mm基板2枚を貼り合わせて製造する(”DVD Demystified:” by Jim Taylor, e
d. McGraw Hill, 1998)。さらに、読み出しレーザ波長が、CDでのスペクトルの近赤外領域内にある780nmから、DVDでの可視領域内にある635nm又は650nmに変わる。構成は、DVDの種類(DVD−5、DVD−9、DVD−10、DVD−14、DVD−18、DVD−R、DVD−RWなど)に応じて、DVD−R及びDVD−RWなどの書き込み可能なフォーマットは言うまでもなく、片面/単層(DVD−5)から両面/2層(DVD−18)まで大幅に変えることができる。Optical Media consortiumにより課せられる厳しい規格[European Association for Standardizing Information and Communication Systems (ECMA)Specifications #267 for 1.20 mm DVD−Read only disk]は、レーザ波長が可視スペクトル内にあるという事実と共に、DVDの製造を困難にする。
基板の光学特性だけがDVDの必要条件ではない。例えばDVDではピットの寸法が極めて小さく、これはDVDがCDよりも樹脂の品質(不純物)に影響されやすいことを意味する。CDよりも厚さが薄い(1.2mmの代わりに0.6mm)ので、DVDはCDよりも成形の点でも難しい。実際、樹脂のレオロジー(流動性)は重要であり厳重に制御される。さらに、ディスク本体の厚さのばらつきは、光ディスクの欠陥の原因にもなる。DVDはこのような欠陥の存在により多く影響されやすい。なぜなら、より薄く可視スペクトルで読み取るせいだけでなく、通常のCDよりも高回転/高スキャン速度で読み取るからでもある。多層化された最も高性能なDVDフォーマット(例えばDVD−9、DVD−14及びDVD−18)は難易度が最も高く、それは2層のピット層(例えば、位置ロケータを形成するパターン形成)に伴う全反射層及び半反射層の両方が存在するためである。単層DVD、すなわち、DVD−5及びDVD−10は半反射層がなく、ピット層1層だけを有する。ディスク構成の違いのため、反射率の必要条件は単層ディスクと多層ディスクの間で大きく異なる。
今日までのところ、市販されている予め書き込まれた又は書き込み可能な多層DVDは全て無色樹脂で作られている。DVDの間の唯一の美的違いは金属化(すなわちデータ層)により生じる。例えば、ゴールドディスクは金を用いて得られ、同様に明るい銀色の外見は銀、銀合金又はアルミニウムを用いて得られる。
"DVD Demystified:" by Jim Taylor, ed. McGraw Hill, 1998
本発明は光ディスク及びその製造方法を提供する。一実施形態では、光ディスクは2枚以上のプラスチック基板を備え、プラスチック基板の間に接着層とデータ層が配置され、1枚以上の基板が着色剤を読み出し面基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上含む読み出し面基板であり、読み出し面基板のUV接着インデックスが約0.5以上である。
光ディスクの製造方法は、着色剤を第一プラスチック基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上含有し、第一プラスチック基板のUV接着インデックスを約0.5以上に制御した、第一プラスチック基板を形成し、第一プラスチック基板と第二基板の間にデータ層を配置し、接着層を用いて第一プラスチック基板を第二プラスチック基板に接着し、次いで接着層を硬化する段階を含む。
上記その他の特徴は、以下の詳細な説明、図面の簡単な説明及び添付図面から明らかになろう。
現在のところ、市販されているDVDは透明(無色)樹脂を用いて製造されている。透明なディスクは、80℃、相対湿度(RH)85%で4日間エージングした後でも、良好な光学特性/電気的特性(反射率、ジッター、パリティインナー(PI)エラー、複屈折など)並びに良好な機械的特性(ラジアル/タンジェンシャル/垂直方向のチルト)を示す。カラー(着色)ディスクを製造しようとして、ディスクの機械的特性、すなわちラジアル/タンジェンシャル/垂直方向のチルトに反映されるように、幾つかの着色組成物の接着性能が不良であることを見いだした。実際、幾つかの着色ディスクは完全に規格から外れ(例えば、ラジアルチルトが±800ミリ度(mdeg)より大きい)、したがって工業標準規格[European Association for Standardizing Information and Communication Systems (ECMA)Specifications #267 for 1.2 millimeter(mm) DVD−Read only discs]に規定されている機能的ディスクとみなすことはできなかった。
あらゆるタイプのDVDフォーマット(例えばDVD−5及びDVD−10などの単層、DVD−9、DVD−14、DVD−18などの多層)など、着色剤と接着剤を用いるあらゆる種類のディスクに見られるおそれのある接着の問題は、DVDのプラスチック基板2枚の接着に用いた接着層(ラッカー又は接着剤としても知られる)の硬化が不十分であることに対応する。接着層の硬化が不十分だと、チルト欠陥が生じるか、又は最悪の場合、2枚の基板が互いにくっつかない完全接着不良が生じる。
DVDディスクのプラスチック基板の接着方法は、UV光(例えば、約330〜410nmの範囲)を接着剤(例えば光硬化性接着層)に照射して行うことができる。着色ディスクの問題は、着色基板がいくらかのUV吸収を示すことで、吸収量は着色剤の添加レベル及び化学的性質に依存する。接着の問題は、プラスチック基板を通るUV光の透過量が少ない場合(例えば、透明な基板を透過するUV光の約1%未満)に起こる。
着色ディスクの基板層の適切な接着を確実にするために、閾値エネルギーを着色基板に透過させる。閾値エネルギーは、約330〜410nmの範囲で透過する全スペクトルエネルギー(ワット)で規定される。なお、閾値エネルギーは透明な基板の場合と同じ硬化時間と共に定義される。比較的低い閾値エネルギーを比較的長い硬化時間と共に用いることができ、そうすれば接着層による光吸収効率を高めてその結果接着を向上させることができる。代表的な硬化時間は約3秒未満、好ましくは約2秒以下である。しかし、サイクル時間が相当長くなり、ディスク生産速度にマイナスに影響し、したがって適切な方法ではない。
閾値エネルギーは、着色基板の吸収スペクトルと照射源の分光分布との関数であり「UV接着インデックス(UV Bonding Index)」として知られるパラメータによって定量化できる。UV接着インデックスを得るには、まず照射源のスペクトルエネルギー出力と着色プラスチック基板を通る透過率(%)との積を、UV−可視スペクトル全体にわたって波長の関数として計算する。この曲線の330nmから接着層のカットオフまで(すなわち、接着層がもはや光を吸収しない点まで)の波長範囲の積分から、そのスペクトル範囲で着色基板を透過する全エネルギーの値が得られる。着色基板を透過する全エネルギー対透明基板を透過する全エネルギー(上述の方法で計算)の比からUV接着インデックスの値が得られる。UV接着インデックスは約0.5以上を用いることができるが、好ましくは約1.0以上、さらに好ましくは約2以上、さらに一段と好ましくは約4.0以上である。UV接着インデックスは、約70以下、約60以下、約50以下、約40以下、約30以下、約20以下、約10以下、さらには約5以下を用いることができることを確かめた。
UV接着インデックスは任意のランプについて算出することができる。適当なランプとしてD型バルブ(Fusion UV Systems)、Flash Pulse UV硬化システムのFQ20007型バルブ(Marubeni/Origin DVD Bonder)、DVD Edge Cure lamp(M2 Corp.)、RC742ランプ(Xenon Corp.)などが挙げられる。同様に、UV接着インデックスを、望ましいスペクトルの少なくとも一部で光を吸収する任意の接着層について算出することができる。適当な接着層としてダイキュアシリーズSD−693、SD−694及びSD698(大日本インキ化学工業(株))、Quretech DVD065及びDVD106、Kayarad MPZ−62など、並びにこれらの接着層を1種以上含む組合せが挙げられる。
図1を参照すると、デジタルバーサタイルディスク(DVD)は接着された2枚のプラスチック基板(又は樹脂層)1から構成され、各々の厚さが通常約1.0mm以下、好ましくは約0.7mm以下である。また、厚さが約0.4mm以上であるのが好ましい。1枚以上の基板は1層以上のデータ層(例えば3、5)を含む。通常、層ゼロ(L0)と呼ばれる第一層3は、データを読み取るディスク面(表面7)に最も近い。通常、層1(L1)と呼ばれる第二層5は読み出し面7から遠い。通常、接着剤9及び所望に応じて保護被膜又は分離層11がL0(3)とL1(5)の間に配置される。片面DVD(すなわちDVDの片面上に配置された単一読み出し面7から読み取りが行われるDVD)は、さらに読み出し面7と反対のDVD面に配置されるラベル13を含むことができる。
読み出し面7から読みとる単層の場合(例えばDVD5、DVD10)、スタンプ面をスパッタリング又は他の堆積法により薄い反射データ層で覆う。これは、通常厚さ約60〜100Åの金属被膜を作り出す(図3、図5及び図6参照)。同じ読み出し面7から読みとる2層のデータ層を有するDVD(例えばDVD9、DVD14、DVD18)の場合、第一層3の読み出しの際にレーザは第一層3から反射し得る必要があり、また第二層5の読み出しの際には第一層3を通って焦点を合わせ(又は透過し)うる必要がある(DVD9、DVD9、DVD14、DVD18をそれぞれ示す図4、図7、図8及び図9参照)。したがって、第一層3は「半透明」(すなわち半反射)であり、一方第二層5は「全反射」である。Consortium for Optical Mediaにより設定された現在の規格では、電気的パラメータ R14H(ECMA規格#267に記載)に準拠して測定した全反射データ層及び半反射データ層の金属化の組合せは、レーザ波長で約18〜30%でなければならない。本発明のDVDでは、レーザ波長は通常約700nm以下、好ましくは約400〜675nm、さらに好ましくは約600〜675nmを使用する。これらの金属化規格は、無色の光学品質の樹脂と共に用いるDVDデータ層に設定されたものであるが、着色樹脂を用いたDVD系に同様に適用する。
樹脂に着色剤を加えると、基板の光透過及び基板からの反射に影響が生じる。半反射層及び全反射層(L0(3)及びL1(5))上の金属化の性質及び厚さを、基板の光透過率に適合させる。望ましい反射率は、金属化の厚さと半反射データ層3の反射率との釣り合いをとることと、反射率が望ましい規格内に確実に入るように全反射データ層5の厚さを調節することにより得られる。
個々のデータ層の金属化は種々の反射材料を用いて得ることができる。半反射及び/又は全反射データ層として使用するのに十分な反射率を持ち、好ましくは基板上にスパッタできる材料、例えば金属、合金などを使用することができる。適当な反射材料として金、銀、白金、ケイ素、アルミニウムなど並びにこれらの材料を1種以上含む合金及び組合せが挙げられる。例えば、第一/第二反射データ層の金属化は金/アルミニウム、銀合金/アルミニウム、銀合金/銀合金などとすることができる。
各層3、5の全体的な反射率に加えて、次の反射データ層の十分な反射率を確保するために、併設反射データ層間(例えば、層3と層5)の反射率の差を制御しなければならない。好ましくは、併設層間(例えば、第一層3と第二層5)の反射率の差は約5%以下、好ましくは約4%以下、さらに好ましくは約3.0%以下である。さらに、好ましくは隣接する反射データ層3と5の間の反射率の差は約0.5%以上、さらに好ましくは約1%以上である。なお、2層について記載したが3層以上も使用でき、併設層間の反射率の差は上述したようにする。
反射データ層は通常、成形、型押しなどにより基板の表面に形成されたパターン(例えば、ピット、溝、凹凸、スタート/ストップオリエンタなどの表面形状)上にスパッタするか又は別の方法で配置される。堆積法として、例えば、第一パターン表面の上に半反射データ層をスパッタリングすることができる。次に、半反射データ層の上に分離層又は保護被膜を配置することができる。多層データ層DVD(例えば、DVD14、DVD18など)を形成する場合は、半反射データ層と反対の分離層の面に第二パターン表面を形成する(例えばスタンプなど)ことができる。次に、全反射データ層を分離層の上にスパッタするか又は別の方法で堆積することができる。あるいは、DVD14構成の場合は、第二基板(又は樹脂層)のパターン表面の上に、全反射データ層を堆積することができる。次に、半反射データ層及び全反射データ層の一方又は両方の上に分離層又は保護被膜を配置する。次に、結合剤又は接着剤を2枚の基板の間に配置することができ、これらを一緒に接着させて図3〜図9に示すようなディスクを形成することができる。所望に応じて、数層の半反射データ層を堆積することができ、次々の層間に分離層を設ける。
反射データ層の反射率は、反射層の数によって、約5〜100%とすることができる。1層の反射データ層を用いる場合、反射率は、好ましくは約30〜100%、さらに好ましくは約35〜90%、さらに一段と好ましくは約45〜85%である。2層の反射データ層を用いる場合、データ層の反射率は、好ましくは約5〜45%、さらに好ましくは約10〜40%、さらに一段と好ましくは約15〜35%、特に好ましくは約18〜30%である。さらに、多層の反射データ層(例えば、1つの読み出し面から読み出し可能な反射データ層が3層以上)を用いる場合は、反射率は、好ましくは約5〜30%、さらに好ましくは約5〜25%である。特に好ましい範囲は現在のECMA規格#267に基づいており、反射率は、2層DVD(例えば、全反射層1層以上及び半反射層1層以上)についての反射率約18〜30%、単層DVD(例えば、全反射層1層)についての反射率約45〜85%のいずれかである。
基板は任意の光学品質のプラスチック、例えばそれを通るレーザの波長範囲での光の透過率を約60%から94%未満にできる、任意のプラスチックを含むことができる。この透過率範囲内で、透過率は、好ましくは約70%以上、さらに好ましくは約74%以上、特に好ましくは約78%以上である。使用する着色剤の種類と量によって、透過率は約92%以下となる可能性があり、約88%以下、さらに着色剤の種類によっては約85%以下となる可能性がある。なお、着色基板の透過率が低下するにつれて、基板が望ましい接着性を得ることはより難しくなる。
プラスチック基板は、非晶質熱可塑性樹脂、結晶質熱可塑性樹脂、半結晶質熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、これらのプラスチックを1種以上含む組合せなどの樹脂を含むことができる。適当なプラスチックとしてポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン(直鎖状及び環状ポリオレフィン、例えばポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられるが、これらに限定されない)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシルメチレンテレフタレートなどが挙げられるが、これらに限定されない)、ポリアミド、ポリスルホン(ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、水素化ポリスルホンなどが挙げられるが、これらに限定されない)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ABS樹脂、ポリスチレン(水素化ポリスチレン、シンジオタクチック及びアタクチックポリスチレン、ポリシクロヘキシルエチレン、スチレン−コ−アクリロニトリル、スチレン−コ−無水マレイン酸などが挙げられるが、これらに限定されない)、ポリブタジエン、ポリアクリレート(ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート−ポリイミドコポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されない)、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル(2,6−ジメチルフェノールから誘導されたもの、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとのコポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されない)、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、液晶ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、芳香族ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−フルオロカーボンコポリマー(例えばテフロン(登録商標))、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリシラン、ビスマレイミド、シアネートエステル、ビニル樹脂及びベンゾシクロブテン樹脂、並びにこれらのプラスチックを1種以上含むブレンド、コポリマー、混合物、反応生成物及び複合材料が挙げられる。基板はポリカーボネートを含むのが好ましく、ポリカーボネートを主要成分とする(例えば、約80%以上がポリカーボネート)基板が特に好ましい。
本明細書で用いる用語「ポリカーボネート」、「ポリカーボネート組成物」及び「芳香族カーボネート鎖単位を含有する組成物」は、式Iで表される構造単位を有する組成物を含む。
Figure 2005513694
式I中、R1基の総数の約60%以上が芳香族有機基であり、その残りが脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。R1は好ましくは芳香族有機基であり、さらに好ましくは式IIで表される基である。
―A1―Y1―A2― (II)
式II中、A1及びA2は各々二価の単環アリール基であり、Y1はA1とA2との間に1個又は2個の原子が介在する橋かけ基である。一実施形態では、A1とA2との間に1個の原子が介在する。この種の基の具体的な例として、−O−、−S−、−S(O)−、−S(O2)−、−C(O)−、メチレン、シクロヘキシルメチレン、2−[2,2,1]−ビシクロヘプチリデン、エチリデン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなどが挙げられるが、これらに限定されない。橋かけ基Y1は、炭化水素基、又はメチレン、シクロヘキシリデン、イソプロピリデンなどの飽和炭化水素基とすることができる。
ポリカーボネートは、A1とA2との間に原子が1個だけ介在するジヒドロキシ化合物の界面反応により製造することができる。本明細書で用いる用語「ジヒドロキシ化合物」は、例えば次の一般式IIIで表されるビスフェノール化合物を含む。
Figure 2005513694
式III中、Ra及びRbは各々ハロゲン原子又は一価炭化水素基であり同じでも異なっていてもよく、p及びqは各々独立に0〜4の整数であり、Xaは式IVで表される基である。
Figure 2005513694
式IV中、Rc及びRdは各々独立に水素原子又は一価の直鎖状もしくは環状炭化水素基であり、Reは二価炭化水素基である。
適当なジヒドロキシ化合物の具体的な例として、米国特許第4217438号に化合物名又は式(一般式又は特定の式)で開示されているような二価フェノール及びジヒドロキシ置換芳香族炭化水素が挙げられるが、これらに限定されない。式IIIで表される種類のビスフェノール化合物の具体例として、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、ビスフェノールA又はBPA)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ブタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−1−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−t−ブチルフェニル)プロパン、ビス(ヒドロキシアリール)アルカン類、例えば2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、ビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類、例えば1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなど、並びにこれらのビスフェノール化合物を1種以上含む組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
カ−ボネートホモポリマーよりもコポリマーを使用したい場合には、2種以上の異なる二価フェノール、又は二価フェノールとグリコール、ヒドロキシ末端もしくは酸末端ポリエステル、二塩基酸、ヒドロキシ酸、脂肪族二酸のいずれかとのコポリマーを重合して得られるポリカーボネートを用いることもできる。通常、有用な脂肪族二酸は約2〜40個の炭素原子を有する。好ましい脂肪族二酸はドデカン二酸である。ポリアリーレート及びポリエステル−カーボネート樹脂又はこれらのブレンドも使用できる。枝分れポリカーボネート、及び直鎖状ポリカーボネートと枝分れポリカーボネートとのブレンドも使用できる。枝分れポリカーボネートは、重合の際に枝分れ剤を加えて調製できる。
枝分れ剤として、ヒドロキシル、カルボキシル、カルボン酸無水物、ハロホルミルなどの官能基、及びこれらの基を1種以上含む組合せを3個以上有する多官能有機化合物が挙げられる。例えば、トリメリト酸、トリメリト酸無水物、トリメリト酸トリクロリド、トリス−p−ヒドロキシフェニルエタン、イサチン−ビス−フェノール、トリス−フェノールTC(1,3,5−トリス((p−ヒドロキシフェニル)イソプロピル)ベンゼン)、トリス−フェノールPA(4(4(1,1−ビス(p−ヒドロキシフェニル)−エチル)−α、α−ジメチルベンジル)フェノール)、4−クロロホルミル無水フタル酸、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸などが挙げられる。枝分れ剤は、樹脂全重量に基づいて約0.05〜2.0重量%のレベルで加えることができる。枝分れポリカーボネート製造用の枝分れ剤及び製造手順は、米国特許第3635895及び同第4001184号に記載されている。全ての種類のポリカーボネート末端基が本発明の範囲に入る。
好ましいポリカーボネートは、A1及びA2が各々p−フェニレンで、Y1がイソプロピリデンであるビスフェノールAを主成分とする。ポリカーボネートの重量平均分子量は、好ましくは約5000〜100000、さらに好ましくは約10000〜65000、特に好ましくは約15000〜35000である。
ポリカーボネート合成のモニタ及び評価では、ポリカーボネート中に存在するフリース生成物濃度を調べるのが特に重要である。周知のように、フリース生成物の生成が著しいとポリマーの枝分れをまねき、その結果溶融挙動が制御できなくなる。本明細書で用いる用語「フリース」及び「フリース生成物」は、式Vで表されるポリカーボネートの繰り返し単位を意味する。
Figure 2005513694
式V中、Xaは上述した式IIIについて記載したように二価の基である。
ポリカーボネート組成物は、この種の樹脂組成物に通常配合される種々の添加剤も含むことができる。このような添加剤には、例えば充填剤又は補強剤、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、帯電防止剤、離型剤、追加の樹脂、発泡剤など、並びにこれらの添加剤を1種以上含む組合せがある。充填剤又は補強剤として、例えばガラス繊維、アスベスト、炭素繊維、シリカ、タルク及び炭酸カルシウムが挙げられる。熱安定剤として、例えばトリフェニルホスファイト、トリス−(2,6−ジメチルフェニル)ホスファイト、トリス−(モノノニルフェニル)ホスファイトとトリス−(ジノニルフェニル)ホスファイトの混合物、ジメチルベンゼンホスフォネート及びトリメチルホスフェートが挙げられる。酸化防止剤として、例えばオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート及びペンタエリトリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が挙げられる。光安定剤として、例えば2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール及び2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノンが挙げられる。可塑剤として、例えばジオクチル−4,5−エポキシヘキサヒドロフタレート、トリス(オクトキシカルボニルエチル)イソシアヌレート、トリステアリン及びエポキシ化大豆油が挙げられる。帯電防止剤として、例えばグリセリンモノステアレート、ステアリルスルホン酸ナトリウム及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。離型剤として、例えばステアリルステアレート、ミツロウ、モンタンワックス及びパラフィンワックスが挙げられる。他の樹脂として、例えばポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル)及びポリフェニレンオキシドが挙げられるが、これらに制限されない。これらの添加剤は任意に組合せて使用できる。このような添加剤は、成分を混合して組成物を形成する際に、適当な段階で混合できる。
ポリマーと着色剤に加えて、組成物は所望に応じてこの種の樹脂組成物に通常配合される種々の添加剤を含むことができる。このような添加剤には、UV吸収剤、安定剤、例えば光及び熱安定剤(酸性リン系化合物など)、ヒンダードフェノール、酸化亜鉛、硫化亜鉛粒子、又はこれらの組合せ、滑剤(鉱油など)、可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤(テトラアルキルアンモニウムベンゼンスルホン酸塩、テトラアルキルホスホニウムベンゼンスルホン酸塩など)、離型剤(ペンタエリトリトールテトラステアレート、グリセロールモノステアレートなど)など、これらの添加剤を1種以上含む組合せが挙げられる。例えば、基板は、ポリマー全重量に基づいて約0.01〜0.1重量%の熱安定剤、約0.01〜0.2重量%の帯電防止剤、約0.1〜1重量%の離型剤を含むことができる。
適当な酸化防止剤の例として、オルガノホスファイト化合物、例えばトリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリトリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリトリトールジホスファイトなど、アルキル化モノフェノール、ポリフェノール、ポリフェノールとジエンのアルキル化反応生成物、例えばテトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)]メタン、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメートオクタデシル、2,4−ジ−t−ブチルフェニルホスファイトなど、p−クレゾールとジシクロペンタジエンのブチル化反応生成物、アルキル化ヒドロキノン、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキリデン−ビスフェノール、ベンジル化合物、β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸と一価アルコール又は多価アルコールとのエステル、β−(5−t−ブチル−4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロピオン酸と一価アルコール又は多価アルコールとのエステル、チオアルキル又はチオアリール化合物のエステル、例えばジステアリルチオプロピオネート、ジラウリルチオプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネートなど、β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸のアミドなど、並びにこれらの酸化防止剤を1種以上含む組合せが挙げられる。
ポリマー、特にポリカーボネートの加工を促進するために、触媒を使用してもよい(すなわち押出機又は他の混合装置中で)。触媒は通常、得られる材料の粘度の制御を助ける。適当な触媒には水酸化物、例えばテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、テトラアルキルホスホニウムヒドロキシドなどがあり、ジエチルジメチルアンモニウムヒドロキシド及びテトラブチルホスホニウムヒドロキシドが好ましい。触媒は単独で用いても、リン酸などの酸を始めとする奪活剤と組合せて用いてもよい。さらに、コンパウンディング時にポリマーメルトに水を注入して、水蒸気としてベントを介して除去して残留揮発性化合物を除去してもよい。
ポリマーは、種々の前駆物質を十分撹拌できる反応容器、例えば単軸押出機、二軸押出機、ニーダ、ブレンダなどを用いて製造する。次にポリマーを成形、押出、圧延、スタンピング又は類似の方法によって基板に形成する。
隣接する基板を接着剤又は結合剤(例えば、分離層又は接着層)で互いに貼り付ける。望ましい光学特性を有する任意の接着剤を使用することができる。適当な接着剤として接着剤(例えば熱接着剤)、アクリル樹脂(例えば、紫外線(UV)硬化性アクリル樹脂があり、透明な(すなわち、UV硬化性アクリル樹脂以上に透明な)樹脂が好ましい)など、並びにこれらの接着剤を1種以上含む組合せが挙げられる。
接着剤の場合と同様に、分離層は透明な材料を含むことができる。適当な分離層にはUV硬化性透明樹脂がある。分離(接着)層は厚さが通常数百μmまで又は数百μmを超え、厚さ約100μm以下が有用であり、現行のDVDフォーマットには厚さ約40〜70μmが典型的に使用される。
着色剤を基板(例えば樹脂層)、分離層、トップコート又はこれらの層を1以上含む任意の組合せに配合することにより、着色剤をDVDに加えることができる。ディスクの着色は、幾つかの方法、例えば、予め着色した基板用及び/又は分離層用樹脂の使用、成形機での無色樹脂と着色剤濃厚物の混合、液状又は粉末状着色剤の使用(又はこれらの方法を1以上含む組合せ)で実現することができる。着色剤を、押出プロセスの際の供給、又は成形前における無色ペレットと着色剤濃厚物との物理的混合、又は成形機での液状もしくは粉末状着色剤のいずれで導入するにしても、着色剤及びその濃度をDVD規格を満たすように選択する。着色剤を使用する場合、有効なDVDを得るために、基板の透明性(例えば、読み出し波長での透明度約60%以上)を維持する。
基板の透明性は、基板中に存在する散乱粒子の量及びその大きさと直接関係がある。散乱粒子が可視波長よりも著しく小さいなら、散乱は認識されない。着色剤は散乱粒子の主な出所となりうるので、着色剤はろ過するのが好ましく、例えば押出プロセスで添加する際に溶融ろ過するのが特に好ましい。好ましくは、ろ過した着色剤粒子の大きさ(及びその凝集体)は約200nm以下であり、粒子(及び凝集体)径は約50nm以下であるのが好ましい。
また、着色剤は着色剤が配置される層の形成に用いる材料に溶解するように選択するのが好ましい。DVD層に用いる材料に溶解する着色剤には、染料(例えば、油溶染料)、有機着色剤、顔料及び染料のように作用する材料がある。すなわちプラスチックに分散し、寸法約200nm以上の凝集体を形成しない(凝集体寸法約50nm以下が好ましい)着色剤である。適当な着色剤として、アントラキノン、ペリレン、ペリノン、インダントロン、キナクリドン、キサンテン、オキサジン、オキサゾリン、チオキサンテン、インジゴイド、チオインジゴイド、ナフタルイミド、シアニン、キサンテン、メチン、ラクトン、クマリン、ビスベンゾキサゾリルチオフェン(BBOT)、ナフタレンテトラカルボン酸誘導体、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリアリールメタン、アミノケトン、ビス(スチリル)ビフェニル誘導体などの化合物群、並びにこれらの着色剤を1種以上含む組合せが挙げられるが、これらに限定されない。
プラスチック/着色剤の組合せ及び着色剤の使用量を決める要因は、現在のところ、上述したDVD規格(EMCA規格#267)に基づいている。着色多層DVDについて、半反射データ層及び全反射データ層の反射率を規格内(約18〜30%)とするために、光透過率と着色剤の濃度の釣り合いをとる。DVD再生レーザ波長での基板(すなわちDVDの半分)を通る光透過率は約60%以上であるのが好ましい。着色剤の添加量並びに着色剤の性質(例えば分光透過曲線の形)は、目的の色及び光透過率に依存する。
図10は、数種類の普通のプラスチック着色剤(ソルベントバイオレット13、ソルベントブルー97及びソルベントグリーン28)のそれぞれ異なった光透過率を示す。望ましい波長、例えば650nmでの吸光率が低く、したがってこの波長での透過率が最大である着色剤が好ましい。望ましい波長での吸光率が高い着色剤を選択すると、機能的多層DVDを得ることが可能な着色剤の最大添加量が制限される。望ましい波長での吸光率の低い着色剤は、組成物中に高い添加量で使用できるので、機能的ディスクに目的の色を得るのが容易になる。例えば、青色の実現を試みるには、ソルベントバイオレット13はソルベントブルー97よりも650nmの吸光率が低いので好ましい。
通常、着色剤の添加量は、着色剤を含有する基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上、好ましくは約0.02重量%以上、さらに好ましくは約0.04重量%、さらに一段と好ましくは約0.4重量%、最も好ましくは約0.5重量%以上である。さらに、着色剤を約3.0重量%以下の量で使用するのが好ましく、さらに好ましくは約2.0重量%以下、さらに一段と好ましくは約1.0重量%以下、特に好ましくは約0.75重量%である。
反射層及び分離層に加えて、保護層(例えばラッカーなど)、紫外線(UV)防止層、防湿層、延性層などの層、並びにこれらの層を1種以上含む組合せを使用することができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
以下の実施例では、5つの着色DVDと1つの透明なDVDの接着性能を、UV範囲で基板を透過する全エネルギーについて比較する。表1に使用した組成物の詳細を示す。単軸押出機中290℃で、6種類全ての組成物をブレンドし、ペレットにした。ペレットにした材料からDVDを標準的な方法で成形し、ディスクを総合的な電気的試験(AudioDev DVDPro SA300 Pulsetech Drive)及び機械的試験(Dr. Schenk PROmeteus MT136)に供した。
Figure 2005513694
組成物B及びCの場合のみ、成形プロセスで接着層が完全に硬化しないことが認められる。この2種のプラスチック基板の不十分な結合/接着性は、ラジアル及びタンジェンシャル方向のチルトが規格から外れることとして現れる。機械的パラメータの測定から、全ての組成物のタンジェンシャルチルトは規格内であるが、ラジアルチルトは組成物B及びCの場合だけは、予想通り規格から外れることが分かる(表2参照)。
Figure 2005513694
ヒューレットパッカード分光光度計8453型(UV−VIS−MIR分光光度計)で測定したUV−可視範囲の組成物A〜Eの透過率曲線を図11に示す。これらの曲線は、照射源の分光分布が分かれば、任意の波長で基板を透過するエネルギーを見積もるのに使用できる。例えば、D型バルブ(Fusion UV Systems)の放射線分布(図12)から、各基板を透過する入射エネルギーの割合(%)の分布(図13)を得る。
基板を透過する約330〜410nmの全エネルギー(積分法により得た)を、透明基板を透過するエネルギーに対する比として表して、下記表3にまとめる。表3は、透明基板を透過するエネルギーの関数(%)として表した、約330〜410nmの波長範囲でディスク基板を透過する全エネルギーの比較である。言い換えると、UV接着インデックスを下記表3にまとめる。表3から、組成物B及びCは、入射エネルギーを0.045%しか透過せず、これは閾値レベルよりも低いため、接着不良をまねくことが明らかである。一方、組成物A、D及びFはエネルギーをそれぞれ5.6%、13.1%及び49%を透過するように開発されており、これは閾値の1%よりも高いため、良好な接着性能を与える。
Figure 2005513694
さらに、接着層の光開始剤の吸収特性が分かっている場合、開始剤が吸収する全エネルギーも、基板を透過したエネルギーと開始剤の吸光度の積を積分することにより算出できる。図14はDVD接着に用いるアクリルラッカー、ダイキュア・クリアSD−698の0.1重量%メタノール溶液を測定した(島津分光光度計、島津製作所、日本)吸収スペクトルを示す。各基板A〜Fについて光開始剤が吸収する全エネルギーを透明基板の百分率として表し、下記表にまとめる(表4)。
Figure 2005513694
接着剤を使用する記憶媒体、例えばDVDに使用する着色基板の吸光度(%)を制御することにより、良好な電気的/機械的特性に加えて良好な接着性能を有する着色DVD用の頑強な組成物を開発することができる。動作可能なディスクを得るためには、光開始剤の吸光度の量は約1%を超える。したがって、光開始剤の吸光度は特定できる。次に、着色剤のパラメータをUV接着インデックスが約0.05以上になるように調節することができる。可能な着色剤のパラメータには、着色剤濃度、着色剤種類、並びにこれらのパラメータを1以上含む組合せがある。なお、サンプルB、C及びFは類似の着色剤である(すなわち同じ色に見える)が、B及びCの接着性は不良だがFの接着性は良好であり、大きく異なるUV接着インデックスが得られる。さらに、Fのレーザ波長での透過率(%)はB及びCよりも低いが、良好な接着性が得られる。
本発明を好適な実施例について説明したが、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の改変が可能であり、また構成要素を均等物に置き換え得ることが当業者に明らかである。さらに、本発明の要旨から逸脱することなく、個別の状況や材料を本発明に適合させる多くの変更が可能である。したがって、本発明はこの発明を実施するうえで考えられる最良の態様として上述した好適な実施例に限定されず、本発明は特許請求の範囲に入る全ての実施形態を包含する。
DVD9の構成の概略図である。 基板の第二面に配置された1層の反射層を有するCDの構成の概略図である。 基板に配置された1層の反射データ層を有するDVDの構成の概略図である。 2層の反射データ層、すなわち半反射データ層及び全反射データ層が基板内に配置されたDVDの構成の概略図である。 1層の反射データ層を有するDVD及び1つのレーザの構成の概略図である。 2層の反射データ層が両方とも基板の中心から反対側に配置され、各々が異なる基板面から読み出し可能な、DVDの構成の概略図である。 2層の反射データ層が両方とも基板の中心から反対側に配置され、両方とも同じ基板面から読み出し可能な、DVDの構成の概略図である。 2層の反射データ層が両方とも基板の中心から同じ側に配置され、両方とも同じ基板面から読み出し可能な、DVDの構成の概略図である。 4層の反射データ層が基板の中心から両側に2層づつ配置され、各基板面から2層が読み出し可能な、DVDの構成の概略図である。 1.2mmポリカーボネート基板中、添加量0.014重量%での数種類の着色剤の光透過率を示すグラフである。 試験組成物の光透過率曲線を示すグラフである。 D型無電極バルブ(Fusion UV Systems製)の分光分布を示すグラフである。 試験組成物の基板を透過した入射エネルギーの割合(%)を示すグラフである。 Daicure Clear SD−698ラッカーの吸収スペクトルを示すグラフである。
符号の説明
1 プラスチック基板
3、5 データ層
7 読み出し面
9 接着剤
11 保護被膜又は分離層
13 ラベル

Claims (39)

  1. 光ディスクの製造方法であって、
    着色剤を第一プラスチック基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上含有し、第一プラスチック基板のUV接着インデックスを約0.5以上に制御した、第一プラスチック基板を形成する段階、
    第一プラスチック基板と第二基板の間にデータ層を配置する段階、
    接着層を用いて第一プラスチック基板を第二プラスチック基板に接着する段階、及び
    接着層を硬化する段階
    を含んでなる光ディスクの製造方法。
  2. 第一プラスチック基板を透過するレーザ読み出し波長での光透過率が約60%から94%未満である、請求項1記載の光ディスクの製造方法。
  3. 光透過率が約70〜92%である、請求項2記載の光ディスクの製造方法。
  4. 光透過率が約74〜88%である、請求項3記載の光ディスクの製造方法。
  5. 光透過率が約78〜84%である、請求項4記載の光ディスクの製造方法。
  6. UV接着インデックスが約70以下である、請求項1記載の光ディスクの製造方法。
  7. UV接着インデックスが約60以下である、請求項6記載の光ディスクの製造方法。
  8. UV接着インデックスが約50以下である、請求項7記載の光ディスクの製造方法。
  9. UV接着インデックスが約40以下である、請求項8記載の光ディスクの製造方法。
  10. UV接着インデックスが約30以下である、請求項9記載の光ディスクの製造方法。
  11. UV接着インデックスが約20以下である、請求項10記載の光ディスクの製造方法。
  12. UV接着インデックスが約10以下である、請求項11記載の光ディスクの製造方法。
  13. 第一プラスチック基板が、着色剤を第一プラスチック基板の全重量に基づいて約0.02重量%以上含有する、請求項1記載の光ディスクの製造方法。
  14. 第一プラスチック基板が、着色剤を第一プラスチック基板の全重量に基づいて約0.04重量%以上含有する、請求項13記載の光ディスクの製造方法。
  15. さらに、着色剤をプラスチック材料の全重量に基づいて約0.01重量%以上含有し、かつ第一プラスチック基板と同じ着色剤濃度を有するプラスチック材料をプラスチック樹脂と着色剤から形成し、該プラスチック材料から第一プラスチック基板を形成する段階を含む、請求項1記載の光ディスクの製造方法。
  16. さらに、第一プラスチック基板とは着色剤濃度の異なるプラスチック樹脂から第一プラスチック基板を形成する段階を含む、請求項1記載の光ディスクの製造方法。
  17. さらに、接着層中の光開始剤の吸光度を測定する段階、並びに着色剤濃度、着色剤種類及びこれらのパラメータを1以上含む組合せからなる群から選択される着色剤のパラメータをUV接着インデックスが約0.05以上になるように調節する段階を含む、請求項1記載の光ディスクの製造方法。
  18. 光ディスクの製造方法であって、
    プラスチック樹脂と着色剤から、着色剤をプラスチック材料の全重量に基づいて約0.01重量%以上含有するプラスチック材料を形成する段階、
    前記プラスチック材料から第一プラスチック基板を形成する段階であって、第一プラスチック基板のUV接着インデックスが約0.5以上であり、プラスチック材料の着色剤濃度が第一プラスチック基板と同じである段階、
    第一プラスチック基板と第二基板の間にデータ層を配置する段階、
    接着層を用いて第一プラスチック基板を第二プラスチック基板に接着する段階、及び
    接着層を硬化する段階
    を含んでなる光ディスクの製造方法。
  19. UV接着インデックスが約40以下である、請求項18記載の光ディスクの製造方法。
  20. UV接着インデックスが約30以下である、請求項19記載の光ディスクの製造方法。
  21. UV接着インデックスが約20以下である、請求項20記載の光ディスクの製造方法。
  22. UV接着インデックスが約10以下である、請求項21記載の光ディスクの製造方法。
  23. 2枚以上のプラスチック基板(1)を備える光ディスクであって、プラスチック基板の間に接着層とデータ層が配置され、1枚以上の基板(1)が着色剤を読み出し面基板の全重量に基づいて約0.01重量%以上含む読み出し面基板であり、読み出し面基板のUV接着インデックスが約0.5以上である、光ディスク。
  24. 光ディスクがDVD5、DVD9、DVD10、DVD14及びDVD18からなる群から選択される、請求項23記載の光ディスク。
  25. 読み出し面基板を透過するレーザ読み出し波長での光透過率が約60%から94%未満である、請求項23記載の光ディスク。
  26. 光透過率が約70〜92%である、請求項25記載の光ディスク。
  27. 光透過率が約74〜88%である、請求項26記載の光ディスク。
  28. 光透過率が約78〜84%である、請求項27記載の光ディスク。
  29. 読み出し面基板の厚さが約0.4〜1mmである、請求項23記載の光ディスク。
  30. UV接着インデックスが約70以下である、請求項23記載の光ディスク。
  31. UV接着インデックスが約60以下である、請求項30記載の光ディスク。
  32. UV接着インデックスが約50以下である、請求項31記載の光ディスク。
  33. UV接着インデックスが約40以下である、請求項32記載の光ディスク。
  34. UV接着インデックスが約30以下である、請求項33記載の光ディスク。
  35. UV接着インデックスが約20以下である、請求項34記載の光ディスク。
  36. UV接着インデックスが約10以下である、請求項35記載の光ディスク。
  37. 前記プラスチックが非晶質熱可塑性樹脂、結晶質熱可塑性樹脂、半結晶質熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、並びにこれらのプラスチックを1種以上含むブレンド、コポリマー、反応生成物及び複合材料からなる群から選択される、請求項23記載の光ディスク。
  38. 前記プラスチックが、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ABS樹脂、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、液晶ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー、芳香族ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−フルオロカーボンコポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリシラン、ビスマレイミド、シアネートエステル、ビニル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、並びにこれらのプラスチックを1種以上含むブレンド、コポリマー、反応生成物及び複合材料からなる群から選択される、請求項37記載の光ディスク。
  39. 前記着色剤がアントラキノン、ペリレン、ペリノン、インダントロン、キナクリドン、キサンテン、オキサジン、チオキサンテン、インジゴイド、チオインジゴイド、ナフタルイミド、シアニン、キサンテン、メチン、ラクトン、クマリン、ビスベンゾキサゾリルチオフェン(BBOT)、ナフタレンテトラカルボン酸誘導体、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリアリールメタン、アミノケトン、ビス(スチリル)ビフェニル誘導体、並びにこれらの着色剤を1種以上含む反応生成物及びブレンドからなる群から選択される、請求項23記載の光ディスク。
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