JP2009140587A - 光ディスク、及びこれを用いた光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射層として銀または銀合金を用いる代わりにケイ素またはその化合物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。
【解決手段】 透明基板、該透明基板上に順に設けられ、各々、ピットパターンにより情報が記録された、第１の反射層、第２の反射層、及び第３の反射層を有し、該第１の反射層は、その記録密度が該第２及び第３の反射層よりも低く、かつ少なくとも第１の反射層は、ケイ素（Ｓｉ）またはその化合物からなる光ディスク。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報を記録可能なＣＤ，ＤＶＤ，Ｂｌｕｅ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ），ＤＶＤ等の多層の光ディスクに関する。

現在、デジタル化された情報を記録させる媒体としては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または次世代光ディスクとして規格化が進められている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二層化による大容量化が可能である。

このような片面二層ディスクでは、例えば特開２００４−３５５７０１号公報に開示されるように、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順、銀、または銀合金からなる第１の反射層、アルミニウム、またはアルミニウム合金剤量からなる第２の反射層を形成している。

しかしながら、銀は化学的に活性であり、耐環境性が悪く、例えば空気中の酸素等と反応して黒く変色し、反射層の反射率が低下させやすいという欠点があった。
特開２００４−３５５７０１号公報

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ケイ素またはその化合物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、透明基板、該透明基板上に順に設けられ、各々、ピットパターンにより情報が記録された、第１の反射層、第２の反射層、及び第３の反射層を有し、該第１の反射層は、その記録密度が該第２及び第３の反射層よりも低く、かつ少なくとも第１の反射層は、ケイ素またはその化合物からなる光ディスクを提供する。

また、上記した課題を解決するために、この発明は、透明基板、該透明基板上に順に設けられ、各々、ピットパターンにより情報が記録された、第１の反射層、第２の反射層、及び第３の反射層を有し、該第１の反射層は、その記録密度が該第２及び第３の反射層よりも低く、かつ少なくとも第１の反射層は、ケイ素またはその化合物からなる光ディスクに、レーザ光を照射する照射部と、該照射部から照射されたレーザ光からの反射光を受光する受光部と、受光された反射光に基づいて該反射層に記録された情報を再生する再生部とを具備することを特徴とする光ディスク装置を提供する。

第１の反射層に記録された情報は、波長６５０ｎｍの光によって再生され得る。十分な再生を行うために、第１の反射層は、波長６５０ｎｍの光に対する反射率が４５％以上となるように形成され得る。なお、反射率が８５％を超えると、第２、第３の反射層の反射率が１％以下となる傾向があるので、反射率は、４５ないし８５％とすることができる。

第１の反射層に使用されるケイ素化合物としては、例えば酸化ケイ素、炭化ケイ素、及び窒化ケイ素等があげられる。
また、第１の反射層の厚さは、例えば３０ないし４０ｎｍにすることができる。
３０ｎｍ未満の膜厚の反射層は作成が困難であり、４０ｎｍを超えると、第２及び第３の反射層の反射率が低下する傾向があり、また光ディスク装置でのこれらの層の再生が困難となる傾向がある。

前記第２の反射層は、波長４０５ｎｍの光に対する反射率が３％〜２０％であり得る。
第２の反射層に使用される材料としては、銀、その化合物、ケイ素、及びその化合物があげられる。本発明の一態様によれば、第２の反射層に使用される材料はケイ素、またはその化合物である。

第２の反射層は、３０ないし４０ｎｍの膜厚を有する。
３０ｎｍ未満の膜厚の反射層は作成が困難であり、４０ｎｍを超えると、第３の反射層の反射率が低下する傾向があり、また光ディスク装置でのこれらの層の再生が困難となる傾向がある。

第３の反射層に使用される材料としては、アルミニウム、またはその合金があげられる。
第３の反射層は、３０ないし５０ｎｍの膜厚を有する。
３０ｎｍ未満の膜厚の反射層は、光を透過してしまい、十分な反射光量をえることができず、４０ｎｍを超えると、再生信号の品質が損なわれる傾向がある。
第１の反射層、第２の反射層、及び第３の反射層間には、各々第１の中間層、第２の中間層をさらに設けることができる。
中間層の材料としては、例えばポリメチルメタクリレート、ウレタンアクリレート等のフォトポリマーがあげられる。

本発明によれば、少なくとも第１の反射層に使用されるケイ素またはその化合物が、銀と比較して化学的に活性が低く、安定であることから、耐環境性に優れた光ディスクが得られ、良好な情報再生を行うことができる。

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ＤＶＤ１層／ＨＤ ＤＶＤ２層の片面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ＤＶＤ１層及びＨＤ ＤＶＤ２層の再生専用ディスクである。第１層の信号パターンが第１信号基板６６上に、第３層の信号パターンが第２信号基板６２上に、第２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。

層の構成は、第１層がＤＶＤ層、第２層、第３層がＨＤ ＤＶＤ層からなる。再生光はＤＶＤ層が赤色レーザ光５４である波長６５０ｎｍ、対物レンズ５６がＮＡ０．６、ＨＤ ＤＶＤ層が青色レーザ光５２である波長４０５ｎｍで、対物レンズ５０がＮＡ０．６５の光学系を用いている。各情報記録層にはＤＶＤ層が最短長０．４μｍ、トラックピッチ０．７４μｍであり、ＨＤ ＤＶＤ層が最短長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、光入射側からＤＶＤ層（第１層）／ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）／ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）が配置されている。

ＤＶＤ層は、波長６５０ｎｍで再生する際の反射率が４５％以上であり、市販のＤＶＤプレーヤでの再生が可能である。本発明の光ディスクにおいて第１層、第２層、第３層はそれぞれ光を反射するための半透過性の第１の反射層、半透過性の第２の反射層、第３の全反射層を有する。本発明においては、各層の反射層材料として、第１の反射層にＳｉもしくはその化合物を用い、第２の反射層にＳｉもしくはその化合物、または、Ａｇ（銀）もしくはその合金、第３の反射層にＡｌ（アルミニウム）を用いる。

以下に、図２に従って本発明の一例であるＤＶＤ１層／ＨＤ ＤＶＤ２層の片面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第１層（ＤＶＤ）を転写した第１層成形基板１０（図１では第１信号基板６６を示す）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ＤＶＤ層である第１層成形基板１０のピットパターン２上にＳｉからなる例えば３５ｎｍの膜厚を有する半透過反射膜２１を成膜する（ＳＴ２２）。

並行してＨＤ ＤＶＤ層である第２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第１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、この層は第２層のピットパターンの転写層と、第１層−第２層を分離する中間層（図１では第１中間層６４を示す）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（第２層の）ピットパターン３上にＳｉもしくはＡｇからなる例えば３５ｎｍの膜厚を有する半透明反射膜２５を成膜する（ＳＴ２６）。

並行して射出成形によりＨＤ ＤＶＤ層である第３層を転写した第３層成形基板２７（図１では第２信号基板６２を示す）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。この第３層成形基板２７のピットパターン４上にはＡ１からなる例えば３５ｎｍの膜厚を有する全反射膜２９を成膜する（ＳＴ２８）。このようにして用意した第３層成形基板２７を第２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第２層−第３層を分離する中間層（図１では第２中間層を示す）となる。これにより片面３層光ディスクがえられる。

上記の方法で作製されたＤＶＤ１層／ＨＤ ＤＶＤ２層からなる３層光ディスクにおいて、ＤＶＤ層の反射率は、市販のＤＶＤプレーヤで再生されることが必要となる。ＤＶＤ規格では、波長６５０ｎｍで４５％以上が要求される。本発明の光ディスクでは、光入射面から見て、ＤＶＤ層の次にＨＤ ＤＶＤ層が２層が配置されるため、ＨＤ ＤＶＤの再生に用いる波長４０５ｎｍの光は、ＤＶＤ層を通過しＨＤ ＤＶＤ２層を再生することが必要になる。

一般に、このように波長６５０ｎｍでの高い反射率（４５％以上）と波長４０５ｎｍで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ている。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。

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、化学的に安定なＳｉをＤＶＤ層（第１層）、ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）の反射層材料に用いることにより、波長６５０ｎｍでの高い反射率（４５％以上）と波長４０５ｎｍでの十分な透過率を実現することができた。

実験例１
実際に本実施例の片面３層光ディスクにおいて、第１層及び第２層の反射膜をＳｉ（本発明の反射膜）とＡｇの２種類作成し、他の層は同じ材料（第３層はＡｌ）とした場合の反射率を比較した。

表１は各層の反射率を示している。表１からわかるように、本発明のＳｉとＡｇでは、ほぼ同様の反射率が得られる。

この２種類のＤＶＤ１層／ＨＤ ＤＶＤ２層の片面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表２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。

表２により、銀反射膜よりもＳｉ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みてわかる。本実施例では、ＤＶＤ層（第１層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）のＡｌ層厚、はそれぞれ３５ｎｍ、３３ｎｍ、４０ｎｍである。

実験例２
前述の構成において、ＤＶＤ層（第１層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）のＡｌ層厚を、３０nm、４０nm、４０nmと変更して３層のディスクを作製し、反射率を測定したところ、下記表３の様な反射率を示し、ＤＶＤ層の反射率は４５％以上であった。

また、このときのＨＤ ＤＶＤ層（第２層）、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）の信号特性は下記表４のようであり、通常の再生において、十分な信号が得られた。なお、ＰＲＳＮＲは１５以上、ＳｂＥＲは５×１０^−５以下が規格値であり、この範囲であれば、実用上問題のない信号再生が可能である。

実験例３
前述の構成において、ＤＶＤ層（第１層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）のＡｌ層厚を４０nm、３０nm、４０nmとして３層のディスクを作製し、反射率を測定したところ、下記表５の様な反射率を示し、ＤＶＤ層の反射率は４５％以上であった。

また、このときのＨＤ ＤＶＤ層（第２層）、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）の信号特性は下記表６のようであり、通常の再生において、十分な信号が得られた。

実験例４
前述の構成において、ＤＶＤ層（第１層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）それぞれの膜厚を、３５nm、３０nm、５０nmとして３層のディスクを作製し、反射率を測定したところ、下記表７の様な反射率を示し、ＤＶＤ層の反射率は４５％以上であった。

また、このときのＨＤ ＤＶＤ層（第２層）、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）の信号特性は下記表８のようであり、通常の再生において、十分な信号が得られた。

実験例５
前述の構成において、ＤＶＤ層（第１層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第２層）のＳｉ層厚、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）それぞれの膜厚を、３２nm、３８nm、３０nmとして３層のディスクを作製し、反射率を測定したところ、下記表９の様な反射率を示し、ＤＶＤ層の反射率は４５％以上であった。

またこのときのＨＤ ＤＶＤ層（第２層）、ＨＤ ＤＶＤ層（第３層）の信号特性は下記表１０のようであり、通常の再生において、十分な信号が得られた。

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ＳｉとＡ１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３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３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１／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ＤＶＤ層の次にＨＤ ＤＶＤ２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、ＤＶＤ層を通過しＨＤ ＤＶＤ２層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（４５％以上）と波長４０５ｎｍで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。そのため、本発明では、反射層としてをＡｇ（またはＡｇ合金）を用いる代わりにＳｉまたはＳｉ化合物を用いる。Ｓｉそのものは化学的に非常に安定であり、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。

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。さらに、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、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かかる多層ディスクの構造を表す図。 片面３層光ディスクの製造方法の流れを示した図。 本発明にかかる光ディスク装置の構成を説明するための図。

符号の説明

１０…第１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…第３層成形基板、２９…全反射膜、３１…紫外線硬化樹脂

Claims (10)

1. 透明基板、該透明基板上に順に設けられ、各々、ピットパターンにより情報が記録された、第１の反射層、第２の反射層、及び第３の反射層を有し、該第１の反射層は、その記録密度が該第２及び第３の反射層よりも低く、かつ少なくとも第１の反射層は、ケイ素またはその化合物からなる光ディスク。
2. 前記第１の反射層は、波長６５０ｎｍの光に対する反射率が４５％〜８５％である請求項１に記載の光ディスク。
3. 前記第２の反射層は、ケイ素またはその化合物からなり、前記第３の反射層は、アルミニウム、またはその合金からなる請求項１に記載の光ディスク。
4. 前記第２の反射層は、波長４０５ｎｍの光に対する反射率が３％〜２０％である請求項１に記載の光ディスク。
5. 前記第１の反射膜は、３０ないし４０ｎｍの膜厚を有し、前記第２の反射膜は、３０ないし４０ｎｍの膜厚を有し、前記第３の反射膜は、３０ないし５０ｎｍの膜厚を有する請求項１に記載の光ディスク。
6. 透明基板、該透明基板上に順に設けられ、各々、ピットパターンにより情報が記録された、第１の反射層、第２の反射層、及び第３の反射層を有し、該第１の反射層は、その記録密度が該第２及び第３の反射層よりも低く、かつ少なくとも第１の反射層は、ケイ素またはその化合物からなる光ディスクに、レーザ光を照射する照射部と、
   該照射部から照射されたレーザ光からの反射光を受光する受光部と、
   受光された反射光に基づいて該反射層に記録された情報を再生する再生部とを具備することを特徴とする光ディスク装置。
7. 前記第１の反射層は、波長６５０ｎｍの光に対する反射率が４５％〜８５％である請求項６に記載の光ディスク装置。
8. 前記第２の反射層は、ケイ素またはその化合物からなり、前記第３の反射層は、アルミニウム、またはその合金からなる請求項６に記載の光ディスク装置。
9. 前記第２の反射層は、波長４０５ｎｍの光に対する反射率が３％〜２０％である請求項６に記載の光ディスク装置。
10. 前記第１の反射膜は、３０ないし４０ｎｍの膜厚を有し、前記第２の反射膜は、３０ないし４０ｎｍの膜厚を有し、前記第３の反射膜は、３０ないし５０ｎｍの膜厚を有する請求項６に記載の光ディスク装置。

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