JP2006065963A - 光情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲環境の温度および湿度による反りや変形が抑制されるため、高容量化および高記録密度化に適した光情報記録媒体を提供すること。
【解決手段】 ２枚の光透過性基板の間に、光情報を３次元的に記録する光情報記録層が介設された光情報記録媒体であって、前記２枚の光透過性基板のそれぞれが、温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しい材料で形成されていることを特徴とする光情報記録媒体。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光情報記録媒体に関し、特に、高容量化および高記録密度化に適した光情報記録媒体に関する。

近年、情報の高容量化に伴い、高容量記録媒体として、３次元光情報記録媒体が注目されてきている。３次元光情報記録媒体は、３次元（膜厚）方向に何十、何百層もの記録を重ねることで、面内方向にのみ信号を記録する従来の２次元記録媒体の何十、何百倍もの超高密度記録、超高容量記録を達成しようとするものである。この３次元光情報記録媒体として、２光子吸収材料を用いるものと、ホログラフィ（干渉）を用いるものとが知られている。

ホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に記録することによって行なわれる（特許文献１参照）。そして、記録された情報を再生する場合には、その記録媒体に参照光を照射して、干渉縞で光を回折させてイメージ情報を再生する。この記録媒体では、媒体の厚みを増すことで回折効率を高め、さらに同じ位置に信号を記録する多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。この多重記録は、ホログラムの角度選択性や波長選択性の特徴を生かした記録方法であり、選択性が高いほど多重数を向上できるが、その反面、わずかの角度、波長のずれで再生できなくなる。

一方、２光子吸収材料を用いる３次元光情報記録媒体では、何十、何百倍にもわたっていわゆるビット記録が可能であって、より高密度記録が可能である。この２光子吸収による光情報記録媒体においては、非線形光学効果の非共鳴２光子吸収過程を利用して光情報記録層に情報が記録される。そして、非共鳴２光子吸収における光子収率は印加する光電場の２乗に比例する性質を示す（２光子吸収の２乗特性）。このため、２次元平面にレーザを照射した場合においては、レーザスポットの中心部の電界強度の高い位置のみで２光子の吸収が起こり、３次元空間においては、レーザ光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ２光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために２光子吸収が全く起こらない。そのため、印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる線形吸収に比べて、非共鳴２光子吸収では、この２乗特性に由来して空間内部の１点のみで励起が起こるため、空間分解能が著しく向上する。そして、２光子吸収を利用する記録媒体の再生では、レーザ光をあてると、周囲の層からも光が反射してくるが、読み出したい光のみ検出器で検出するようにディスク位置やピンホールで調整する（特許文献２参照）。

これらのホログラフィック記録や２光子吸収材料を用いる３次元光情報記録媒体のように高容量および高密度の光情報記録媒体においては、レーザ光による読み取り位置を高精度にすることが求められる。例えば、ホログラフィック記録では、レーザ光が正確な角度で光情報記録層の３次元方向の所定の位置を照射して干渉縞を発生させること、また、２光子吸収では、レーザ光が光情報記録層内の３次元方向の正確な位置に焦点を結んで２光子吸収を励起させることが、記録された情報信号を正確に再生するために求められる。そのため、周囲環境の温度や湿度の変化によって、光情報記録媒体が反りや変形を生じた場合は、記録再生性能等を悪化させ、甚だしいときは致命的となる。
特開２００１−００５３６８号公報（請求項１、請求項２、図１） 特開２００２−１７２８６４号公報（請求項１）

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、周囲環境の温度および湿度による反りや変形が抑制されるため、高容量化および高記録密度化に適した３次元光情報記録媒体を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の光情報記録媒体は、２枚の光透過性基板の間に、光情報を３次元的に記録する光情報記録層が介設された光情報記録媒体であって、前記２枚の光透過性基板のそれぞれが、温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しい材料で形成されていることを特徴とする。

本発明において、温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しいとは、温度膨張係数の差が７×１０^-5ｃｍ／ｃｍ／℃以内、吸湿膨張係数の差が４×１０^-5ｃｍ／ｃｍ／％ＲＨ以内であることをいう。

このように、２枚の光透過性基板を温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しい材料で形成することによって、反りや変形が抑制され、高容量化および高記録密度化に対応して高精度の情報の記録および再生が可能となる。

本発明の光情報記録媒体は、周囲環境の温度および湿度による反りや変形が抑制されるため、高容量化および高記録密度化に適したものである。

次に、本発明の光情報記録媒体について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る光情報記録媒体ＯＭの模式断面図である。
図１に示す光情報記録媒体ＯＭは、光透過性基板１，２と、その光透過性基板１と光透過性基板２の間に介設された光情報記録層３とを有するものである。

光透過性基板１，２は、特に限定されず、天然または合成の有機合成樹脂からなるフィルムまたはシートで構成される。例えば、ガラス等の無機物、ポリカーボネート（以下、「ＰＣ」と略す。）、トリアセチルセルロース（以下、「ＴＡＣ」と略す。）、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」と略す。）、ポリフェニレンスルフィド（以下、「ＰＰＳ」と略す。）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アモルファスポリオレフィン等の有機合成樹脂等が挙げられる。

光透過性基板１と光透過性基板２とは、温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しい材料で形成されている。温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しいものであれば、光透過性基板１と光透過性基板２とは、異なる材料で形成されていてもよい。

光透過性基板１は、光情報記録層３に接する表面１ａに、反射層を設けてもよく、反射層は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃｒ等の元素成分を単独もしくは他の元素を含んだ状態でスパッタしたものを用いて形成されることが好ましい。

また、光透過性基板１，２は、取り扱い時の剛性の観点から、比較的厚みのあるものが好ましく、例えば、５０〜１５００μｍ程度の厚さであることが好ましい。

さらに、光透過性基板１の光情報記録層３と接する表面１ａに、トラッキング・サーボ、フォーカス・サーボ等のサーボ制御を行うための情報、また、情報記録領域のアドレスを識別する情報などを示す凸凹プリフォーマットパターンや、ピットからなるサーボ信号記録領域を予め形成しておいてもよい。これによって、ホログラムメモリにおいて、光情報記録層における参照光および情報光の干渉による干渉縞の形成が正確に行われ、光情報を正確に記録することが可能となる。また、再生においても、参照光による光情報の再生を正確に行うことが可能となる。

光情報記録層３は、レーザビーム（参照光、情報光）が照射されたときにレーザビームの強度に応じて、屈折率、誘電率、反射率、吸収率等の光学的特性が変化する光記録材料によって形成される。

光記録材料としては、２光子吸収によって、光記録を行う媒体の場合には、２光子または多光子吸収を行うことでそれ自身が何らかの化学的、物理的変化を起こす化合物のみから成るか、２光子または多光子吸収化合物と、その２光子または多光子吸収により何らかの化学的、物理的変化が誘起される第二の化合物とから成るか、２光子または多光子吸収化合物と、該化合物の２光子または多光子吸収に誘起されて化学的、物理的変化を起こす第二の化合物の他に、さらにこれらの記録の仕組みを調整する役割の、第三の化合物を含むものを用いることができる。この光記録材料としては、例えば、特開２００２−１７２８６４号公報等に記載されているもの等が挙げられる。

また、ホログラムによって光記録を行なう媒体の場合には、記録材料内に形成される干渉縞の明暗に沿って素材の物性が変化するもの、例えば、屈折率差や透過率差などが生じるものを用いることができる。

ホログラム用の光記録材料の具体例として、ハロゲン化銀や重クロム酸ゼラチン、フォトリフラクティブ材料、フォトクロミック材料、フォトポリマー材料などが挙げられる。これらの中でも、フォトポリマー材料は、高回折効率が得られること、低ノイズであること、記録後に完全に定着をすれば保存安定性が良好である特徴を有する。このフォトポリマー材料は、通常、バインダ、モノマー、増感色素、重合開始剤などを含有する。バインダとモノマーは屈折率の異なるものを使用することが望ましい。光情報の記録時において、光情報記録媒体内に干渉縞が形成されると、干渉縞明部においては、増感色素が励起されて電子を放出する。放出された電子は、重合開始剤に移動してラジカルを発生させ、このラジカルがモノマーに移動して重合が開始される。モノマーによっては、酸発生剤で重合を起こすものもある。その結果、干渉縞明部ではモノマーリッチに、干渉縞暗部ではバインダリッチな構成になり、屈折率差が干渉縞として光情報記録媒体内に記録される。光情報の記録に使用されなかったモノマーは、記録後にレーザや白色光源を用いて、全面露光され、定着される。また、素材によっては、熱処理によって定着される場合もある。

また、前記物質以外でも、干渉縞の明暗に沿って素材の物性が変化し、屈折率差や透過率差などが生じる物質であれば、ホログラム記録材料として用いることができる。例えば、色素の発色や消色に伴う屈折率変化を生じるものを用いることができる。また、これらの組み合わせ、例えば、光の照射によって発色または消色する色素とフォトポリマーを含む組成物、フォトリフラクティブ材料とフォトポリマーを含む組成物なども、ホログラム記録材料として用いることができる。

この光記録材料は、結合剤、光重合開始剤、増感剤、光学的増白剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等のこの種の光情報記録媒体の光情報記録層の形成に常用されるものを、必要に応じて含んでいてもよい。

また、光情報記録層３の厚さは、１００μｍ〜２ｍｍ、好ましくは５００μｍ〜１．５ｍｍである。１００μｍ未満であると、ホログラムメモリ、２光子吸収メモリ等の高記録密度および高容量の３次元光記録を行うことが困難となり、２ｍｍを超える光情報記録層３は、製膜が困難である。

本発明の光情報記録媒体ＯＭにおいて、光透過性基板１，２と光情報記録層３とは、熱圧着による貼り合わせ、両層の間に介設した接着剤層を介して貼り合せ、あるいは光情報記録層３のうち、光透過性基板１，２と接する表層が接着成分を含有し、この接着成分によって光透過性基板１，２と光情報記録層３とを貼り合わせる、のいずれの態様によってもよい。接着剤層または接着成分としては、例えば、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、塩化ビニル、アクリル酸、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等を主剤とする熱可塑性接着剤、あるいはフェノール系、尿素系の熱硬化型接着剤、エポキシ系、イソシアネート系の硬化剤硬化型接着剤などを用いることができる。

なお、前記の実施形態においては、１層の光情報記録層３を有する光情報記録媒体ＯＭについて説明したが、本発明の光情報記録媒体において、光情報記録層は、図１に示す１層で構成されるものに限定されず、２層以上の光記録層で構成されるものでもよく、光情報記録媒体への光情報の記録方式に応じて、適宜、層数が決定される。

本発明の光情報記録媒体の製造は、２枚の光透過性基板１，２の間に、光情報記録層３が介設された構造を有する光情報記録媒体を製造できる方法であれば、特に制限されず、いずれの方法にしたがって行ってもよい。この方法として、光透過性基板１の片面に、光記録材料を塗布して光情報記録層３を形成する工程と、前記光情報記録層の上に、もう１枚の光透過性基板２を貼り合わせる工程とを含む方法が挙げられる。光透過性基板１，２は、所定の形状に成形しておき、光透過性基板１の片面に光情報記録層３を形成した後、光透過性基板２を貼り合わせて、所定の形状の光情報記録媒体を製造することもできるし、光透過性基板１，２の間に光情報記録層３を形成した後、打ち抜き、切断等の方法によって所定の形状に成形して光情報記録媒体を製造することもできる。光情報記録媒体は、光情報記録媒体の用途にしたがって、ディスク状、カード状などの所定の形状に成形される。

光透過性基板１の上に光情報記録層３を形成する工程は、光透過性基板１の上に、光記録材料を含む塗布液を所定の厚さに塗布した後、乾燥して光情報記録層３を形成することによって行なうことができる。また、光透過性基板１の上に光記録材料を含む塗布液を塗布して乾燥する工程を繰り返して所定の厚さの光情報記録層３を形成することによって行なってもよい。

光記録材料を含む塗布液は、前記の光硬化性または熱硬化性の樹脂の構成単量体、ならびに必要に応じて配合される、結合剤、光重合開始剤、増感剤、光学的増白剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の各成分を混合し、溶剤を加えて撹拌することによって調製することができる。この塗布液の調製は、光記録材料の硬化を防止するため、赤色灯等の暗室照明下で行うことが好ましい。

また、塗布液の粘度は、用いる塗布方法によって適宜調整されるが、通常、０．１〜５０Ｐｓ程度である。特に、ドクターナイフ等のコーターナイフを用いて塗布する場合には、１〜３０Ｐｓ程度の粘度であることが好ましい。

光透過性基板１への塗布液の塗布方法は、ディップコート法、コータ、ロッド、コイルバー、ギーサー、ブレード器、スピンコート等によって行うことができる。特に、均一かつ厚い光情報記録層を得るためには、コイルバーまたはロッドを用いて塗布する方法が好ましい。

光情報記録層３と光透過性基板２を貼り付ける方法は、両者を熱圧着する、光情報記録層３の上に接着層を設けて光透過性基板２と貼り合わせをする、あるいは光情報記録層３のうち光透過性基板２と接する表層に接着成分を予め添加しておき、この接着成分によって接着してもよい。

次に、本発明の実施例および比較例について説明する。

（ホログラム記録材料）
塗布液Ａ
以下の組成の塗布液Ａを調製した。
下記式（１）で表わされる増感色素 １質量部
下記式（２）で表わされる増感色素再生用ドナー ４２質量部
下記式（３）で表わされる酸発生剤（消色剤前駆体） ５０質量部
下記式（４）で表わされる酸消色性解離型色素 ８質量部
バインダー（ＰＭＭＡ−ＥＡ） １００質量部
溶媒
ジクロロメタン ６００質量部
アセトニトリル ５０質量部

塗布液Ｂ
下記の組成の塗布液Ｂを調製した。
バインダー ＣＡＢ５３１−１ １００質量部
モノマー ＰＯＥＡ ９２質量部
重合禁止剤 ＭＥＨＱ ０．０３質量部
増感色素 ＤＥＡＷ ０．０６質量部
重合開始剤 ＭＢＯ ３．６質量部
重合開始剤 ｏ−Ｃｌ−ＨＡＢＩ ２．４質量部
溶剤 ジクロロメタン ６３０質量部

注
ＣＡＢ５３１−１ セルロースアセテートブチレート（イーストマンケミカル社製）
ＰＯＥＡ アクリル酸２−フェノキシエチル（ＣａｓＮｏ．４８１４５−０４−６）
ＭＥＨＱ ４−メトキシフェノール（ＣａｓＮｏ．１５０−７６−５）
ＤＥＡＷ シクロペンタノン−２，５−ビス[［４−（ジエチルアミノ）フェニル］メチレン]（ＣａｓＮｏ．３８３９４−５３−５）
ＭＢＯ ２−メルカプトベンズオキサゾール（ＣａｓＮｏ．２３８２−９６−９）
ｏ−Ｃｌ−ＨＡＢＩ ２，２−ビス［ｏ−クロロフェニル］−４，４，５，５−テトラフェニル−１，１−ビイミダゾール（ＣａｓＮｏ．１７０７−６８−２）

（実施例１）
厚さ０．６ｍｍ、直径１２０ｍｍの射出成形ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製ポリカーボネート、商品名パンライトＡＤ５５０３）からなる円板状の基板Ａの上に、塗布液Ａを塗布および乾燥して厚さ約１００μｍの光情報記録層を形成した。次に、光情報記録層の上に、もう１枚の射出成形ポリカーボネート樹脂からなる円板状の基板Ｂの上に光硬化性の接着剤（大日本インキ化学工業（株）製、ＳＤ６４０）を塗布して光硬化させて厚さ１０μｍの接着剤層Ｃを形成したものを貼り合わせ、ホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例２）
塗布液Ｂを用いて光情報記録層を形成した以外は、実施例１と同様にしてホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例３）
ポリカーボネート樹脂の代わりにＰＥＴ樹脂製の円板状の基板Ａおよび基板Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にしてホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例４）
塗布液Ｂを用いて光情報記録層を形成した以外は、実施例３と同様にしてホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例５）
厚さ０．６ｍｍ、直径１２０ｍｍの射出成形ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製ポリカーボネート、商品名パンライトＡＤ５５０３）からなる円板状の基板Ａの上に、塗布液Ｂを塗布および乾燥して厚さ約１００μｍの光情報記録層を形成した。次に、片面に接着剤（大日本インキ化学工業（株）製、ＳＤ６４０）からなる厚さ１０μｍの接着剤層Ｄを有するＰＥＴ樹脂製の円板状の基板Ｂを、その接着剤層Ｄを介して光情報記録層の上に貼り合わせ、基板Ａ、光情報記録層、接着剤層Ｄ、基板Ｂの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例６）
厚さ０．１ｍｍの透明ＰＣシートの上に、塗布液Ａを塗布および乾燥して厚さ約５００μｍの光情報記録層を形成した後、透明ＰＣシートと光情報記録層とを、直径１２０ｍｍの円板状に打ち抜いた。次に、片面に接着剤（大日本インキ化学工業（株）製、ＳＤ６４０）からなる厚さ１０μｍの接着剤層を有する円板状の透明ＰＣシート（厚さ０．１ｍｍ、直径１２０ｍｍ）を、その接着剤層を介して、光情報記録層の上に貼り合わせ、透明ＰＣシート、光情報記録層、接着剤層、透明ＰＣシートの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例７）
両側の２枚の透明ＰＣシートの代わりにＴＡＣシート（厚さ０．１ｍｍ）を用いた以外は、実施例６と同様にして、ホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例８）
両側の２枚の透明ＰＣシートの代わりにＰＥＴシート（厚さ０．１ｍｍ）を用いた以外は、実施例６と同様にして、ホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例９）
厚さ０．１ｍｍの透明ＰＣシートの上に、塗布液Ａを塗布および乾燥して厚さ約５００μｍの光情報記録層を形成した後、透明ＰＣシートと光情報記録層とを、直径１２０ｍｍの円板状に打ち抜いた。次に、片面に接着剤（大日本インキ化学工業（株）製、ＳＤ６４０）からなる厚さ１０μｍの接着剤層を有する円板状のＰＥＴシート（厚さ０．１ｍｍ、直径１２０ｍｍ）を、その接着剤層を介して、光情報記録層の上に貼り合わせ、透明ＰＣシート、光情報記録層、接着剤層、ＰＥＴシートの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（実施例１０）
厚さ０．１ｍｍの透明ＰＣシートの上に、塗布液Ａを塗布および乾燥して厚さ約５００μｍの光情報記録層を形成した後、透明ＰＣシートと光情報記録層とを、直径１２０ｍｍの円板状に打ち抜いた。次に、片面に接着剤（大日本インキ化学工業（株）製、ＳＤ６４０）からなる厚さ１０μｍの接着剤層を有する円板状のＰＰＳシート（厚さ：０．１ｍｍ、直径１２０ｍｍ）を、その接着剤層を介して、光情報記録層の上に貼り合わせ、透明ＰＣシート、光情報記録層、接着剤層、ＰＰＳシートの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（比較例１）
厚さ０．１ｍｍの透明ＴＡＣシートの上に、塗布液Ａを塗布および乾燥して厚さ約５００μｍの光情報記録層を形成した後、透明ＴＡＣシートと光情報記録層とを、直径１２０ｍｍの円板状に打ち抜いた。次に、片面に接着剤（大日本インキ化学工業（株）製、ＳＤ６４０）からなる厚さ１０μｍの接着剤層を有する円板状のＰＣシート（厚さ０．１ｍｍ、直径１２０ｍｍ）を、その接着剤層を介して、光情報記録層の上に貼り合わせ、透明ＴＡＣシート、光情報記録層、接着剤層、ＰＣシートの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（比較例２）
ＰＣシートの代わりに厚さ０．１ｍｍのＰＥＴシートを用いた以外は、比較例１と同様にして、透明ＴＡＣシート、光情報記録層、接着剤層、ＰＥＴシートの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

（比較例３）
ＰＣシートの代わりに厚さ０．１ｍｍのＰＰＳシートを用いた以外は、比較例１と同様にして、透明ＴＡＣシート、光情報記録層、接着剤層、ＰＰＳシートの順に積層された構造を有するホログラフィック記録用の光情報記録媒体を製造した。

以上の実施例および比較例で用いたＰＣ、ＴＡＣ、ＰＥＴおよびＰＰＳの吸湿膨張係数および熱膨張係数は、下記表１に示すとおりである。

（評価方法）
反り
光情報記録媒体を、２５℃および９０％ＲＨ、５℃および８０％ＲＨ、ならびに５℃および１０％ＲＨの各環境に２時間保存した。その後、各環境で保存した光情報記録媒体について、それぞれ反りを評価した。このとき、２５℃および５０％ＲＨの環境下での光情報記録媒体の半径方向のチルト角を初期値として、その変化が、半径方向チルト角で０．５度以下のものを可（表２中、○で示した）、０．５度を超えたものを不可（表２中、×で示した）とした。結果を表２に示す。

本発明の実施形態に係る光情報記録媒体の模式断面図である。

符号の説明

１ 光透過性基板
２ 光透過性基板
３ 光情報記録層
ＯＭ 光情報記録媒体

Claims (4)

1. ２枚の光透過性基板の間に、光情報を３次元的に記録する光情報記録層が介設された光情報記録媒体であって、
   前記２枚の光透過性基板のそれぞれが、温度膨張係数および吸湿膨張係数が実質的に等しい材料で形成されていることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記光情報記録層が、ホログラム記録材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
3. 前記光情報記録層が、２光子吸収材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
4. 前記光情報記録層の厚さが１００μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光情報記録媒体。

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