JP2006528397A - 少なくとも一つの感光層と一つの変形可能層とを備えた光学データ記録媒体 - Google Patents

少なくとも一つの感光層と一つの変形可能層とを備えた光学データ記録媒体 Download PDF

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Abstract

本発明の光学データ記録媒体は、第一基材と第二基材と（２、８）、それらの基材の間に配置された、好ましくは無機材料から製造された少なくとも一つの第一感光層（５）とを含んでなる。第一感光層（５）は、書込みおよび読取り操作の際に、第二基材を通して光学放射線（６）を受光するための前表面（５ａ）を備えている。第一の光（６）を透過する変形可能層（７）が、第一感光層（５）と第二基材（８）との間に配置されている。第一基材（２）は、好ましくはらせん形状の溝を形成することができるように構造化された前表面（２ｂ）を備えており、その溝によって、自動焦点制御および追跡機構により正確なデータ書込みおよび／または読取りを行うことができる。

Description

発明の背景
本発明は、第一基材と第二基材と、前記基材間に配置された少なくとも一つの第一感光層とを含んでなり、前記第一感光層が、書込みおよび／または読取り操作の際に前記第二基材を通して光学放射線を受光するための前面（５ａ）を含んでなる、光学記録媒体に関する。
現状技術水準
例えばＣＤ−Ｒ（記録可能なコンパクトディスク）およびＤＶＤ−Ｒ（記録可能なデジタル多用途ディスク）型媒体上での光学記録は、最も一般的には、プラスチック基材上に着色材料層を堆積させて、反射性金属層で被覆することにより達成される。しかしながら、特に着色剤の価格や着色剤を取り扱う段階での人件費に関する限り、着色材料による不可逆的光学記録技術はコストが高くなることがある。
無機材料を使用して光学記録媒体を達成する提案がなされている。無機材料は、製造コストおよび高線速度における性能の点で有利である。無機材料層で書込みを行う種々の方法がある。最も広く研究されている不可逆的技術は、レーザーアブレーションによりマークを形成することである。マークの存在により、ディスクの表面上でレーザー光線の反射が局所的に減少する。この反射の減少を、より低いレーザーパワーで読み取る。
しかしながら、この実施された試験は、現在の規格に適合していない。試験を行った時のパワーは、事実、４０ｍＷ〜３００ｍＷであり、マークの寸法は約１０μｍであるのに対し、ＤＶＤ−Ｒ上に書き込むのに現在使用される書込パワーは約１０ｍＷであり、マークの直径は約４００ｎｍである。多くの材料、とりわけテルル、およびテルルとゲルマニウム、セレンおよびアンチモンとの合金が研究されている。しかしながら、これらの材料では、一般的に良好な書込み品質や十分に高いデータ保存密度が得られない。さらに、テルルは、常温で不安定であり、酸化および結晶化の危険性がある。レーザーアブレーションによる書込みは、レーザー光線により形成されるマークの周囲にパッドの形成を引き起こすことがある。そのようなパッドは、信号に対するノイズを引き起こすことがある。これが、有機着色剤を使用する記録技術がこれまで好まれている理由である。
発明の目的
本発明の目的は、少なくとも一つの感光層を使用して操作し、高データ保存密度を与えることができる光学記録媒体を提供することである。
本発明により、この目的は、光学放射線に対して透明な第一の変形可能層を、第一感光層と第二基材との間に配置することにより達成される。
本発明の一態様においては、第一感光層は無機材料を含んでなる。
本発明の別の態様においては、第一基材はパターン化された前面を含んでなる。
好ましい実施態様によれば、第一の変形可能層は、好ましくはシリコーンから選択され、光放射線により予め架橋された重合体を含んでなる。
本発明の別の態様においては、第一の変形可能層の厚さが２００マイクロメートル以下である。
本発明の別の態様においては、媒体が、第一の変形可能層と第二基材との間に配置された少なくとも一つの半透明の第二感光層を含んでなり、第二感光層と第二基材との間に第二の変形可能層が配置されている。
他の優位性および特徴は、以下に非限定的な例としてのみ記載し、添付の図面によって示される、本発明の特別な実施態様の説明から明らかとなろう。
光学記録媒体、例えば不可逆的媒体は、好ましくは光学ディスクの形態にあるが、チップカードの形態であってもよい。この媒体は、第一基材と第二基材と、それら基材間に配置された少なくとも一つの感光層とを含んでなり、この感光層は好ましくは無機材料を含んでなる。この媒体への記録は、感光層の前面が第二基材を通して光学放射線を受光した時に、感光層が局所的に変形することに基づく。従って、第二基材は光学放射線に対して透明であり、光学放射線は、好ましくは、集中したパワー変調されたレーザー光線である。
感光層は、好ましくは光学放射線の作用により局所的に変形し得る無機材料を含んでなり、光学放射線を確実に十分に反射し、部分的に吸収しなければならない。感光層により吸収されたエネルギーは、その層中で局所的な温度増加を引き起こし、その感光層の無機材料の性質に応じて、バブルまたは孔の形態で感光層が局所的な変形を引き起こす。形成された孔またはバブルは、感光層中にマークを構成する。感光層中のマークは、その層の変形していない領域よりも反射率が低いので、形成されたマークを検出することにより、その媒体を読むことができる。従って、マークの長さおよびマーク間隔によってデータをコード化することができる。マークの長さも、書込み方法に対応して作用させる光学放射線のパワーを特別に変調させることにより、変化させることができる。
マークの形状は、感光層の材料の種類によって決定される。孔を形成できる材料、例えばアンチモンまたはセレン系合金テルル、は、例えばM. Teraoらによる文献（“Chalcogenide thin films for laser-beam recordings by thermal creation of holes”, J. Appl. Phys. 50(11), 1979年11月, 6881〜6886頁）に記載されている。
しかしながら、大きなデータ保存密度を達成するには、バブルを形成することができる材料を優先するのが好ましい。そのような材料は、一般的に比較的高い融点を有し、噴霧するのが容易な少なくとも一種の元素を含む。バブルの形成により書込む場合、感光層の材料の組成は、一般的に、ディスク上に刻み込まれるジッタの良好な標準偏差と適合するバブル形成品質を保証するように調節される。硫黄系、セレン系、テルル系、ヒ素系、亜鉛系、カドミウム系およびリン系合金を使用できる。例えば、感光層は、テルル化亜鉛合金（Ｚｎ−Ｔｅ）、セレン化亜鉛合金（ＺｎＳｅ）、リン酸塩と亜鉛の合金（ＰＺｎ）、ヒ素と亜鉛の合金（ＡｓＺｎ）またはテルル化カドミウム合金（ＣｄＴｅ）を含んでもよい。テルル化亜鉛から製造されるＺｎ−Ｔｅ層に最も好適な比率は、テルル３５原子％に対して亜鉛６５原子％であり、層の厚さは好ましくは１５〜５０ｎｍ、好ましくは４０ｎｍである。
本発明により、光学放射線に対して透明であり、非複屈折性の変形し得る層を、光学放射線が変形可能層中を通過してから感光層に到達するように、感光層と第二基材との間に配置する。変形可能層は、好ましくはショアＡ硬度が２０〜８０であり、厚さが２００μｍ以下であり、特に２μｍ〜１００μｍである。変形可能層は、光放射線により予め架橋させた重合体、例えばシリコーンから選択された重合体を含む。特に、その重合体は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であってよく、重合体の粘度は、好ましくは架橋前に６０００ｍＰａ．Ｓ未満である。変形可能層は、「２成分」、すなわち混合した時に重合する成分を含有する、例えばSylgard 184（登録商標）やLoctite 5091（登録商標）でもよい。変形可能層は、感光層に書込み操作を行う時に、感光層の変形に従うことができる層である。書込み光学放射線は、変形可能層および感光層の少なくとも一部の両方を通過し、その感光層は、変形可能層の中に変形を造り出すことができ、その変形は感光層中に造り出される突起に加えられる。
第一および第二基材は、好ましくはプラスチック材料、例えばポリカーボネート（ＰＣ）またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から、成形により製造される。第一基材は、何も無い後面および好ましくはパターン形成される前面を含んでなる。例えば、前面は、溝、好ましくはらせん形状の、自動焦点制御およびトラック監視機構により、正確にデータの書込みと読取りとを行える溝を含む。第一基材の前面をパターン形成することにより、トラック監視を行うこともでき、それによって、媒体が製造される時に、前面のレリーフが感光層および変形可能層に伝達される。この場合、第一基材は隆起した部分を含んでなり、その上にレーザー光線が集中する。第一基材に対する基材の厚さおよびらせんのピッチは、必要とされる記録媒体の種類により課せられる規格に応じて、変えることができる。例えば、ＤＶＤまたはＨＤ−ＤＶＤ（高精細度−ＤＶＤ）では、第一基材は厚さが０．６ｍｍであるのに対し、青色レーザーを使用する光学ディスク、より一般的には「ブルーレイ」ディスクの名称で知られるディスクでは、第一基材の厚さは１．１ｍｍである。さらに、第一基材のらせんピッチは、ＤＶＤでは０．７４μｍであり、「ブルーレイＤＶＤ」またはＨＤ−ＤＶＤでは０．３２μｍである。従来、第一基材上の隆起した部分は、最大幅が、らせん周期の半分に等しい。
第二基材は、非複屈折性であり、好ましくは平らな前面および後面を含む。その厚さは、必要とされる媒体のフォーマットの種類により決定される。例えば、ＤＶＤでは、第二基材および第一基材と第二基材の間に配置された層の厚さの合計は、約０．６ｍｍでなければならないのに対し、「ブルーレイＤＶＤ」ディスクでは、厚さの合計が約１００μｍでなければならない。
例えば、図１に示す第一実施態様においては、光学記録媒体１は、プラスチック製の第一基材２を含む。第一基材２は、何も無い後面２ａおよびパターン形成された前面２ｂを含む。前面２ｂは、隆起した部分２ｃを含み、この部分は、隆起した部分２ｃの上に配置された区域で書込みおよび読取りを行えるように設計されている。
金属層３は、好ましくは厚さが１５ナノメートル以上、より好ましくは厚さが２０ナノメートル〜３０ナノメートルであり、第一基材２の前面上、第一基材２と感光層５との間に配置されている。感光層５の光学的特性を改良するように設計されている金属層３は、感光層５が予め決められた波長領域でほとんど吸収しない場合（例えば感光層がテルル化亜鉛から形成されており、光学放射線の波長領域が６３０ｎｍ〜６５０ｎｍである場合）に特に好適である。金属層３は、感光層５の熱的挙動を改良することもできる。金属層は、銀、金、アルミニウムまたは銅から形成することができる。
金属層３と感光層５との間には、誘電性材料から製造された層４も配置することができる。誘電性材料層４は、感光層５の光学的特性および書込み品質を改良することもできる。誘電性材料層は、好ましくは硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化亜鉛と二酸化ケイ素（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含んでなり、厚さが薄く、好ましくは２０ｎｍ未満である。
光学放射線６の作用により局所的に変形するように設計されるテルル化亜鉛感光層５は、厚さが２０ｎｍ〜３０ｎｍであり、光学放射線６を受ける前面５ａを含む。それぞれ金属および誘電性材料から製造された、これらの２つの層により、高い初期反射を得ながら、良好な書込み感度および良好なコントラストを維持することができる、無機積層構造を感光層と共に形成することができる。孔の形成による書込み機構の場合、それぞれ金属および誘電性材料から製造された、これらの２つの層は、無機材料から製造された酸化保護層で置き換えることができる。無機材料は、好ましくはアルミナであり、この層の厚さは７ｍｍである。
ＰＤＭＳから製造された、厚さが１００μｍ以下の変形可能層７は、感光層５の前面５ａ上に配置される。変形可能層７が十分な密着性を有する限り、変形可能層は、第二基材８の後面８ａと直接接触して配置することができる。そうでない場合、図１に示すように、接着剤層９を変形可能層７と第二基材８との間に配置し、２つの層間に良好な接合を確保する。接着剤層９は、好ましくはスピンコーティングにより変形可能層７の上に堆積させ、次いで、接着剤層９、変形可能層７、無機積層構造、および第一基材２により形成される組立構造上に、第二基材８を配置した後、第二基材８を通過する光放射線により固化させる。第一および第二基材を組み立てるために、接着剤層９として作用する、「感圧接着剤」またはＰＳＡとも呼ばれる接着接触型の接着剤被膜を、張り合わせにより、第二基材８の後面８ａ上に堆積させることもできる。
変形可能層７を感光層の前面に配置することにより、感光層５に正確なマークを造り出すことができる。実際、感光層５が変形すると、変形可能層７は同様の変形をし、感光層の変形に随行する。こうして、変形可能層７は、特に書込みを行う時の光学放射線熱の拡散による書込みマークの広がりを制限することができる。こうして、変形可能層７は、より優れた品質のマークを得ることができる。図２および３は、それぞれ書込み工程の前および後の、記録媒体１の、第一基材２とパターン形成された前面２ｂを含んでなる部分を示しており、そのパターン形成された前面上に感光層５および変形可能層７を順次堆積させる。このようにして、媒体が光学放射線で露光された後、感光層５の中の隆起した部分２ｃの上にバブル５ｂが生じ、変形可能層７も変形を受けるが、この変形の形状は、バブル５ｂの形状と相補的である。
別の実施態様では、好ましくは厚さが１５ｎｍ以下である金属層を、感光層５と変形可能層７との間に配置し、感光層５の反射を改良する。金属層は、好ましくは金、銅、銀またはアルミニウムから製造する。金属層は非常に薄いので、感光層７と同様に変形する。透明で非常に薄い、酸化から保護する層も、金属層と変形可能層７との間に配置することができる。
下記の表Ｉは、本発明の異なった記録媒体の構造の諸例を示す。
Figure 2006528397
上記の表に記載するような構造を有する記録媒体には、容易で、安価に実行でき、高い保存容量を達成できるという利点がある。さらに、着色材料を含む媒体での１８０ｎｍの代わりに、この記録媒体は、３０ｎｍ〜７０ｎｍの深さのらせんを含んでなる第一基材を製造することができる。深さを浅くすることにより、基材のプレス加工がより容易になり、製造サイクルをより短くすることができる。
図４および５に示す別の実施態様では、光学記録媒体１は、図１に示すように、第一および第二基材１，８を含んでなり、それらの基材の間に、無機材料および第一の変形可能層７の積層構造が配置されている。例えば、無機材料からなる第一積層構造は、金属層３、誘電性材料から製造された層４および第一感光層５を順に含む。データ保存容量を増加するために、媒体１は、半透明無機材料から製造された第二感光層１０も含んでなり、その上に透明な第二の変形可能層１１が配置されている。第二感光層１０は、第一の変形可能層７と第二基材８との間に配置されており、第二の変形可能層１１は、第二感光層１０と第二基材８との間に配置されている。
図４において、媒体１は、それぞれ少なくとも一つの感光層および変形可能層を含む第一基材および第二基材２，８を組み立てることにより、達成される。組立は、第一の変形可能層７と第二感光層１０との間に堆積させた接着剤の層９を使用して行われる。第一基材２と同様に、第二感光層１０もパターン形成された前面１０ａを含む。すなわち、前面１０ａは、第二光学放射線１２が集中するように設計された、隆起した部分１０ｂを含んでなる。このようにして、光学記録媒体を、第一および第二感光層に対応する二つのレベルで書込み、読み取ることができる。これによって、この媒体の記録容量は実質的に２倍になる。従って、ＤＶＤ型媒体の場合、４．７Ｇｏの代わりに、８．５Ｇｏの容量を得ることができる。
図５において、第一基材は、好ましくは無機材料からなる積層構造、第一の変形可能層７、第二感光層１０、および第二の変形可能層１１を、当初に支持する。次いで、第二基材８を、第二の変形可能層と第二基材８との間に配置された接着剤層９により、この組立構造に固定する。この場合、第二感光層１０の前面は平らであるのに対し、第一の変形可能層７はパターン形成された前面７ａを含む。従って、変形可能層の前面７ａは、第二光学放射線１２が集中するように設計された、隆起した部分７ｂを含む。
別の実施態様では、変形可能層よりも硬い重合体層をスピンコーティングし、次いで第一の変形可能層７上で架橋させる。この場合、第一の変形可能層７の前面は平らであり、より硬い重合体層がパターン形成された前面を含む。そのような層は、書込みを行う際に、感光層の変形方向を抑制することができる。
本発明は、上記の実施態様に限定されるものではなく、よって例えば、第一基材は吸収性があってもよい。従って、第一基材は、表面または全体が着色されていてもよい。さらに、図１〜５は特定の実施態様を分かり易くするために図式的に示すものであり、図１〜５に示す種々の層の厚さは正確ではない。
本発明の媒体の第一実施態様を図式的に示す断面図である。 本発明の媒体の一部を、それぞれ書込の前と後で、図式的に示す断面図である。 本発明の媒体の一部を、それぞれ書込の前と後で、図式的に示す断面図である。 本発明の媒体の第二および第三実施態様を、それぞれ図式的に示す断面図である。 本発明の媒体の第二および第三実施態様を、それぞれ図式的に示す断面図である。

Claims (17)

  1. 第一基材と第二基材（２、８）と、前記基材間に配置された少なくとも一つの第一感光層（５）とを含んでなり、前記第一感光層（５）が、書込みおよび／または読取り操作の際に前記第二基材（８）を通して光学放射線（６）を受光するための前面（５ａ）を含んでなる、光学記録媒体であって、
    前記光学放射線（６）に対して透明な第一の変形可能層（７）が、前記第一感光層（５）と前記第二基材（８）との間に配置されてなる、媒体。
  2. 前記第一感光層（５）が無機材料を含んでなる、請求項１に記載の媒体。
  3. 前記第一基材（２）が、パターン化された前面（２ｂ）を含んでなる、請求項１または２に記載の媒体。
  4. 前記第一の変形可能層（７）が、光放射線により予め架橋された重合体を含んでなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の媒体。
  5. 前記重合体がシリコーンの中から選択されるものである、請求項３に記載の媒体。
  6. 前記第一の変形可能層（７）の厚さが２００マイクロメートル以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の媒体。
  7. 前記媒体（１）が、前記第一基材（２）と前記第一感光層（５）との間に配置された誘電層（４）を含んでなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の媒体。
  8. 前記媒体（１）が、前記第一基材（２）と前記第一感光層（５）との間に配置された第一金属層（３）を含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の媒体。
  9. 前記媒体（１）が、前記第一基材（２）と前記第一感光層（５）との間に配置された、酸化保護層を含んでなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の媒体。
  10. 前記媒体（１）が、前記第一感光層（５）と前記第一の変形可能層（７）との間に配置された第二金属層を含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の媒体。
  11. 前記酸化保護層が、前記光学放射線に対して透明であり、前記第二金属層と前記第一の変形可能層（７）との間に配置されてなる、請求項１０に記載の媒体。
  12. 前記媒体（１）が、前記第一の変形可能層（７）と前記第二基材（８）との間に配置された少なくとも一つの半透明の第二感光層（１０）を含んでなり、前記第二感光層（１０）と前記第二基材（８）との間に、第二の変形可能層（１１）が配置されてなる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の媒体。
  13. 前記第二感光層（１０）が無機材料を含んでなる、請求項１２に記載の媒体。
  14. 前記第二感光層（１０）が、パターン化された前面（１０ａ）を含んでなる、請求項１２または１３に記載の媒体。
  15. 前記第一の変形可能層（７）が、パターン化された前面（７ａ）を含んでなる、請求項１２または１３に記載の媒体。
  16. 前記媒体（１）が、光学ディスクの形態にある、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の媒体。
  17. 前記媒体（１）が、チップカードの形態にある、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の媒体。
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