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

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。

Images