JP2008251140A - 光ディスク及びこの光ディスクを用いた光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク及びこの光ディスクを用いた光ディスク装置 Download PDF

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Nobuhisa Yoshida
展久 吉田
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Abstract

【課題】 反射層として銀(Ag)とアルミニウム(Al)及び酸素(O)からなる材料を用いた優れた耐環境性を有する光ディスク及びこの光ディスクを用いた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 ピット状のパターンにより情報が記録された情報記録層を有する光ディスクにおいて、この情報記録層が3層以上(L0層、L1層、L2層・・・)からなり、光入射側から最も遠い層を除いた層に用いる反射膜がAl(アルミニウム)とAg(銀)とO(酸素)とから構成されることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、情報を記録可能なCD、DVD、BD(Blu-Ray DISC)、HD DVD(High Density DVD)などの多層の光ディスクに関する。また、本発明は、この多層の光ディスクを再生する光ディスク装置に関する。
現在、デジタル化された情報を記憶させる媒体としてCD,DVDなどの光ディスクが一般的に使用されている。このうちDVD(または次世代の光ディスクとして規格化の進められているHD DVD)は2枚のプラスチック基板の貼り合わせというディスク構造をとるため比較的簡単に情報記録層の2層化による大容量化が可能である。
このような片面2層ディスクの中には、青色レーザに対して両層の反射率を等しくするために、情報を再生する光ピックアップヘッド側から見て、手前の層の半透過膜には銀または銀合金、奥側の層の全反射膜にはアルミニウムまたはアルミニウム合金の材料を用いているものがある(特許文献1参照)。
特開2004−355701号公報
しかしながら、上記特許文献1によれば、多層光ディスクにおいては半透明膜として銀または銀合金を、全反射膜としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を材料として用いている。銀または銀合金の場合、銀そのものが化学的に活性であり、かつ反射層自身の膜厚が薄いため周囲の環境と反応しやすく、耐環境性等に課題がある。
そこで、本発明の目的は、上記の問題を解決するために成されたものであり、反射層として銀(または銀合金)を用いる代わりに銀(Ag)とアルミニウム(Al)及び酸素(O)からなる材料を用いた光ディスク及びこの光ディスクを用いた光ディスク装置を提供する。
上記した課題を解決するために、この発明は、ピット状のパターンにより情報が記録された情報記録層を有する光ディスクにおいて、前記情報記録層が3層以上からなり、光入射側から最も遠い層を除いた層に用いる反射膜がAlとAgとOとから構成されることを特徴とする。
この発明によれば、反射層として銀(または銀合金)を用いる代わりにAgとAl及び酸素からなる材料を用いる。Agとアルミニウム合金中の酸素は、アルミニウムと化合物を作り、不導体化することにより科学的に安定となり、Ag元素を化学的に安定化させ、周囲の環境とも反応しにくいため、優れた耐環境性を有する光ディスクを実現することができる。
以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に係る片面3層光ディスクの構造図である。
例として図1に示したものは、片面3層のHD DVD再生専用ディスクである。このHD DVD再生専用ディスクは、レーザ光が照射される側からみて、手前の層から順に第1層(以下、Layer0層(L0層)と称す)、第2層(以下、Layer1層(L1層)と称す)、第3層(以下、Layer2層(L2層)と称す)が形成されている。L0層とL2層の信号パターンが成形基板上に、L1層の信号パターンがフォトポリマー上に、それぞれ設けられていることが特徴である。再生光は波長405nmでNA0.65の光学系を用いている。各情報記録層には最短長0.204μmのピットがトラックピッチ0.40μmでスパイラル状に形成されている。ディスクの寸法は外径120mm、内径15mm、総厚1.2mm±0.03mmとCD、DVD(またはHD DVD、BD)と同じ寸法である。
ここで本発明で扱う光ディスクは、ピットパターンの頂上の向きが反射膜成膜側に向いている層(図2にて詳しく述べるが、例えば図1の実施形態ではL1層が該当)を持つ事とする。すなわち、ピットパターンの部分が反射膜をつける側に凸となる層をもつということである。逆に言えばピットパターンの頂上の向きが反射膜成膜側に向いている層を持ちさえすれば本実施例の形態に限られるわけではなく、2層以下や4層以上の情報記録層を持ったディスクでも、またより高密度または低密度のディスク、小径(例えば80cm)ディスクや両面ディスク、またBlu-Rayディスクなど他方式の光ディスクでも良い。ただし本発明で扱う光ディスクは、情報がピット状のパターンにより記録されている物とする。
以下に、図2に従って本発明の一例である片面3層光ディスクの製造方法について説明する。
まず、金型15とNiスタンパ17から射出成形によりL0層を転写したL0層成形基板10を作製する(ST21)。これは通常の単層及び2層のDVD、HD DVDと同じであり、成形材料は一般的にはポリカーボネート、型となるNiスタンパ17はリソグラフィにより作製した原盤をメッキすることで作製する。そして、ST21で作製したL0層成形基板10のピットパターン2上に半透過反射膜21を成膜する(ST22)。
並行してL1層のプラスチックスタンパ23を同様に射出成形により作製する(ST23)。プラスチックスタンパ23の材料は一般にはシクロオレフィンポリマーであるが、代わりにPMMA(Polymethylmetacrylat:ポリメチルメタクリレート)やポリカーボネートでも良い。射出成形にはST21同様にNiスタンパ17を用い、成形機や金型15などの設備も基本的には通常のDVD用のものを用いる。このようにして用意したL0層成形基板10とプラスチックスタンパ23を、フォトポリマー24を介して貼り合せて紫外線により硬化させる(ST24)。
フォトポリマー24は一般的にはスピンコートにより塗布され、この層はL1層のピットパターンの転写層と、L0層−L1層を分離する中間層とを兼ねる。フォトポリマー硬化後、プラスチックスタンパ23を剥離させる(ST25)。そうして、剥き出しになったフォトポリマー24で形成された(L1層の)ピットパターン3上にスパッタ法により半透明反射膜25を成膜する(ST26)。
並行して射出成形によりL2層を転写したL2層成形基板27を作製する(ST27)。これも通常の2層DVD、HD DVDと同じであり、一般的にはポリカーボネートとNiスタンパ17により成形する。このL2層成形基板27のピットパターン4上には全反射膜29を成膜する(ST28)。このようにして用意したL2層成形基板27をL1層のピットパターン3上に紫外線硬化樹脂31で貼り合せる(ST29)。これは通常の2層DVD、HD DVDの貼り合わせ工程と同じであり接着層はL1層−L2層を分離する中間層となる。これにより片面3層光ディスクの完成となる。
上記の方法で作製された片面3層光ディスクにおいて、各層の反射率は、用いられる反射膜材料に依存する。光入射側から見てもっとも遠い層(L2層)を除いて各層は波長405nmにおいて少なくとも5%以上の反射率とともに50%以上の光を透過させることも要求される。このように波長405nmの反射率と透過率を両立させるためには、AgもしくはAg合金が反射層材料として使用される。しかしながら、Agは化学的に活性であり、周囲の環境と反応しやすく酸化物、硫化物をつくりやすい。このため、高温高湿下で腐食等が発生し、再生特性が劣化するという問題点がある。
そこで本発明の光ディスクにおいては、上記のような問題点を解決するため、AgとAlと酸素からなる化合物を用いた。銀とアルミニウム合金中の酸素は、アルミニウムと化合物を作り、不導体化することにより化学的に安定となり、Ag元素を化学的に安定化し、周囲の環境とも反応しにくいため、優れた耐環境性を有する光ディスク実現することができる。
実際に本実施例の片面3層光ディスクにおいて、L0層及びL1層の反射膜をAg−Al−O(本発明の反射膜)とAgの2種類作成し、他の層は同じ材料(L2層はAl)とした場合の反射率を比較した。
図3は各層の反射率を示した図である。図3からわかるように、本発明のAg−Al−OとAgでは、各層の膜厚を調整することにより、ほぼ同様の反射率が得られる。
この2種類の片面3層ディスクを、80度、85%相対湿度環境下に100時間放置しその前後での信号特性を測定して比較したのが図4である。測定結果において、SbER(Simulated bit Error Rate)とPRSNR(Partial Response Signal Noise Ratio)はHD DVDの信号品質を表す指標で、SbERはエラーレートに相当するため低い値の方が、PRSNRは信号対雑音比に相当するため高い値の方がそれぞれ望ましい。図4より、銀反射膜よりもAg−Al−O反射膜を用いた場合、高温高湿下の劣化テスト後でも信号品質は良いことがわかる。
次に、本実施例のAg−Al−O反射膜の膜厚に対する反射率と透過率について図6を用いて説明する。図6のように、上記反射膜は、波長405nmにおいて、少なくとも5%以上の反射率とともに50%以上の透過率が必要である。したがって、図6からわかるように、この条件を満たす膜厚(光入射側から最も遠い層以外の反射層の膜厚)は、5〜30nmの間が適当である。
このような結果を受けて、本実施例の各層の反射膜厚はL0層、L1層のAg−Al−O層厚は5〜30nmの範囲内で、例えばそれぞれ13nm、15nmとし、L2層のAl層厚は40nmとする。そして、この3層光ディスクで、L2層の反射膜を40nmとした場合、L0及びL1各層の反射率が5%以上となる膜厚範囲を図7に示した。また、さらにその内側に各層の反射率差が2%以内となる(最適範囲)領域を示した。もちろんこれは一例であり、使用するAg−Al−Oの酸素含有量及びAg及びAlの混合比およびスパッタ条件等により反射層厚が変化しても問題ない。
本発明による反射膜は現行の光ディスクでも用いられているAg及びAlを用いるため、現行光ディスク製造ラインとの相性が良く、装置の小変更で実現することが出来る。
次に、上述した光ディスクに記録された情報を再生する光ディスク装置について説明する。図5は、光ディスクを再生するための光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。図5に示すように、光ディスクDは例えば図1に示した片面3層光ディスクである。光源には短波長の半導体レーザ光源120が用いられる。その出射光の波長は、例えば400nm〜410nmの範囲の紫色波長帯のものである。半導体レーザ光源120からの出射光100は、コリメートレンズ121により平行光となり偏光ビームスプリッタ122、λ/4板123を透過して、対物レンズ124に入射される。その後、光ディスクDの基板を透過し、各情報記録層に集光されるようになっている。光ディスクDの情報記録層による反射光101は、再び光ディスクDの基板を透過し、対物レンズ124、λ/4板123を透過し、偏光ビームスプリッタ122で反射された後、集光レンズ125を透過して光検出器126に入射される。
光検出器127の受光部は、通常複数に分割されておりそれぞれの受光部から光強度に応じた電流を出力する。出力された電流は、図示しないI/Vアンプ(電流電圧変換)により電圧に変換された後、演算回路140に入力される。入力された電圧信号は、演算回路140によりチルト誤差信号及びHF信号及びフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号などに演算処理される。チルト誤差信号はチルト制御を行うためのものであり、HF信号は光ディスクDに記録された情報を再生するためのものであり、フォーカス誤差信号はフォーカス制御を行うためのものであり、またトラック誤差信号はトラッキング制御を行うためのものである。
対物レンズ124はアクチュエータ128にて上下方向、ディスクラジアル方向、およびチルト方向(ラジアル方向または/およびタンジェンシャル方向)に駆動可能であり、サーボドライバ150によって光ディスクD上の情報トラックに追従するように制御される。なお、チルト方向には2種類ある。光ディスクの中心に向かってディスク面が傾くことで生じる「ラジアルチルト」と、トラックの接線方向に生じる「タンジェンシャルチルト」とがある。このうちディスクの反りで一般に生じるのはラジアルチルトである。単にディスク製造時に生じるチルトだけではなく、経年変化や使用環境の急変で生じるチルトも考慮する必要がある。このような光ディスク装置を用いて、本発明の光ディスクを再生することができる。
以上説明したように、本発明の光ディスクはHD DVD3層が配置された片面3層ディスクである。この光ディスクでは、HD DVDの再生に用いる波長405nmの光は、各層を通過しかつ各HD DVD層からの反射光を再生することが必要になる。このため、波長650nmでの高い反射率(5%以上)と波長405nmでの50%以上の透過率を両立させるためには、AgもしくはAg合金が反射層材料として使用される。Ag(またはAg合金)の場合、銀そのものが化学的に活性であり、かつ反射層自身の膜厚が薄いため周囲の環境と反応しやすく、耐環境性等に課題がある。そこで、本発明では、反射層としてAg(またはAg合金)を用いる代わりにAgとAlと酸素の化合物を用いる。この場合、銀とアルミニウム合金中の酸素は、アルミニウムと化合物を作り、不導体化することにより科学的に安定となり、周囲の環境とも反応しにくいため、優れた耐環境性を有する光ディスク実現することができる。
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
本発明の実施形態に係る片面3層光ディスクの構造を示す図。 片面3層光ディスクの製造方法の流れを示した図。 各層の反射率を示した図。 本発明の反射膜の信号特性を測定して比較した図。 光ディスクを再生するための光ディスク装置の概略構成を示すブロック図。 Ag−Al−O反射膜膜厚と反射率/透過率の関係を示した図。 L0及びL1層の膜厚と最適範囲を示した図。
符号の説明
10…L0層成形基板、15…金型、17、18…Niスタンパ、21…半透過反射膜、23、33…プラスチックスタンパ、24…フォトポリマー、25…半透明反射膜、27…L2層成形基板、29…全反射膜、31…紫外線硬化樹脂

Claims (4)

  1. ピット状のパターンにより情報が記録された情報記録層を有する光ディスクにおいて、
    前記情報記録層が3層以上からなり、光入射側から最も遠い層を除いた層に用いる反射膜がAlとAgとOとから構成されることを特徴とする光ディスク。
  2. 前記光入射側から最も遠い層以外の前記反射層の膜厚が、5nm以上30nm以下であることを特徴とする請求項1記載の光ディスク。
  3. 前記光入射側から最も遠い層に用いる前記反射膜がAl合金であることを特徴とする請求項1記載の光ディスク。
  4. 前記請求項1の光ディスクにレーザ光を照射する照射手段と、
    前記照射手段によって照射された前記レーザ光からの反射光を受光する受光手段と、
    前記受光手段によって受光された前記反射光に基づいて、前記光ディスクを再生する再生手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
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