JP2721878B2 - Optical recording medium and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical recording medium and manufacturing method thereof

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JP2721878B2
JP2721878B2 JP62096875A JP9687587A JP2721878B2 JP 2721878 B2 JP2721878 B2 JP 2721878B2 JP 62096875 A JP62096875 A JP 62096875A JP 9687587 A JP9687587 A JP 9687587A JP 2721878 B2 JP2721878 B2 JP 2721878B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学的な再生専用の情報を収納した光学的
ROM(read only memory)媒体である光記録媒体および
その製造方法に関する。 (従来の技術) 光記録媒体の中で再生専用の媒体は、予め情報をピッ
トに細分化し、そのピットを光記録媒体に記録したもの
である。このピットの記録再生方法には大別して2種類
あり、一つは凹凸ピットとしてデータを記録し、レーザ
ー光を照射した時レーザー光が凹凸ピットにより位相差
を生じて回折され、この回折光を信号として読み取り再
生が行われる方法であり、もう一つは反射率の異なるピ
ット、例えば金属薄膜の有無として記録し、レーザー光
を照射した時の反射率の差を信号として読み取り再生が
行われる方法であるが、いずれの方法においても、情報
の読み取りは照射したレーザー光等の反射光を検出する
ことによって行われている。 例えば、普及しつつある光カードは軽便安価である
が、光ディスクに比べ厚さが薄く(磁気カード規格に準
じ、0.76mm厚)、曲がり易く平面性が悪い。そのため読
み取り精度が低く、通常は信号の読み取り方法は反射光
の差による方法が採られ、かつ記録するピットを大き
く、例えば光ディスクの1〜2μのピットに対して、光
カードは4〜8μとして情報の読み取り誤差を防止して
いる。 このような記録部分の反射率の差は、通常、光反射性
金属薄膜の存在する部分と存在しない部分とを形成させ
る方法により行われる。 この反射率の差を発生させる方法の一つとして、追記
型光記録媒体に用いられるレーザー光によって低融点薄
膜を破壊して、低反射率ピットを形成する方法がある
が、一つ一つ信号ピットを形成するので時間を要しROM
型光記録媒体の大量生産には不適である。 他の方法としては、フォトエッチング法による方法が
ある。 この方法は、予め銀塩乳剤に写真法で所定のピットを
形成しておき、別に均一な光反射性薄膜を有する記録媒
体にフォトレジストを塗布して、銀塩乳剤のパターンを
焼付、エッチング液で薄膜を局部エッチングして光反射
性薄膜の有無を形成させるものであり、全データが銀塩
ピットパターンとなっているので一括複製ができてROM
型光記録媒体の生産に適している。 また、上記の方法以外にも一括複製の原理を用いたフ
ォトメカニカルな方法が開発されている。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記のような照射したレーザー光等の
反射光の差を検出して情報を読み取る媒体においては、
その読み取り装置は照射部と受光部が同一方向になけれ
ばならず装置設計の自由さに欠けるという問題と、あえ
て照射部と受光部とが対峙するように設計すると装置が
極めて複雑になるという問題があった。 また、媒体の製造にあっては、上記の一括複製の方法
では、写真原版から微細なピットパターンを複製用記録
媒体に光学的に焼付、種々の後処理によってピットによ
る情報を記録するために、全体の工程が長くピット欠陥
を発生する確率が高いという問題と、製造工程におい
て、微細なごみ等が混入しないように細心の注意を払っ
ても、充分な良品歩留を上げるのが困難であるという問
題があった。 (問題点を解決するための手段) 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
である。 すなわち、本発明の第1番目の発明は、光透過性基材
上に平滑面の部分と回折格子レリーフ面の部分とのパタ
ーンが構成され、かつパターン部全面に前記光透過性基
材より高屈折率である膜が膜厚50Å〜1000Åに形成され
てなり、前記平滑面の部分と回折格子面の部分からの光
の透過量の差または反射量の差によりデータ信号を得る
ことを特徴とする光記録媒体を要旨とし、本発明の第2
番目の発明は、支持体上に記録されるデータに対応した
平滑面の部分と回折格子レリーフ面の部分とのパターン
が形成されているプレマスタ版を用いて、光透過性基材
の面に押圧によりプレマスタ版の前記パターンを複製し
た後、パターンが複製された面に、前記光透過性基材よ
り高屈折率である膜を蒸着あるいはスパッタリング法に
より膜厚50Å〜1000Åに形成し、光記録媒体を製造する
ことを特徴とする光記録媒体の製造方法を要旨とし、本
発明の第3番目の発明は、記録されるデータに対応した
平滑面の部分と回折格子レリーフ面の部分とのパターン
を金属板に複製して、該金属板を金型として用いてイン
ジエクション法により前記パターンを光透過性基材に複
製した後、パターンが複製された面に、前記光透過性基
材より高屈折率である膜を蒸着あるいはスパッタリング
法により膜厚50Å〜1000Åに形成し、光記録媒体を製造
することを特徴とする光記録媒体の製造方法を要旨とす
るものである。 (作用) 本発明の基本原理は、データの記録手段として、平滑
面の部分と回折格子レリーフ面の部分とからなるパター
ンを用い、さらにこのパターン上に、パターンを形成し
ている材質より高屈折率の膜を形成することで、平滑面
の部分と回折格子面の部分からの透過光または反射光の
どちらの検出によっても、記録された情報を読み取るこ
とを可能にしたことであり、また、その媒体の製造にあ
たっては、パターンの複製にプレス法を用いたことにあ
る。 以下、図面を参照して本発明の原理・作用を詳細に説
明する。 第1図は本発明の光記録媒体の一例の平面図であり、
第2図および第3図は第1図の拡大部分断面図である。 本発明の光記録媒体10は、光透過性基材1上に記録デ
ータに対応したパターンで、平滑面2の部分と回折格子
レリーフ面3の部分とのパターンが形成され、かつこの
パターン部全面に光透過性基材1の材質より屈折率の高
い金属、合金、金属酸化物、金属硫化物、非金属からな
る高屈折率膜4が形成されて構成されている。 本発明の光記録媒体において、透過光によりデータを
読み取る方法の場合の光の軌跡を第2図に基づいて説明
する。 光記録媒体10に入射角度θでレーザー光5を照射する
と、平滑面2の部分からは光5が高屈折率膜4の屈折率
nにより屈折して、角度θで透過屈折光6として出光
する。これに対して、回折格子レリーフが形成された回
折格子レリーフ面3では、角度θで入射した光5は角度
θでの透過屈折光6と、特定角度αで透過して回折す
るいわゆる透過回折光7を生じる。(図中の7は1次回
折光であり、厳密にはn次の回折光が発生するが、1次
回折光が最大であり、2次以下は強度が小さいので略し
た。) 回折格子レリーフ面3における入射光と透過光の比
は、回折以外の因子が無いと仮定すればおよそ次の比と
なる。 入射光:透過屈折光:透過回折光=100:70:30 従って、光検出器を角度θの位置に設置すれば、平
滑面部分2からは入射光100に対して100の透過屈折光量
が得られるのに対して、回折格子レリーフ面3からで
は、光が透過屈折光と透過回折光とに分かれるので、得
られる透過屈折光量は70程度のものとなる。(実際には
n次回折光が存在するから最小0まで透過屈折光量を落
とすことができる。)すなわち、この光量の差を検出す
ることによりデータを読み取ることができる。 また、光検出器を透過回折光の角度αの方向に設置す
れば、平滑面2の部分からは光を検出することができな
いが、回折格子レリーフ面3からは入射光量の3/10光量
程度の1次回折光を検出することができ、この差により
データを読み取ることができる。この場合、平滑面2の
部分と回折格子レリーフ面3の部分からの光の比は、検
出器の位置において無限大であり、S/N比が最良とな
る。 このように、透過光において回折格子の回折効果が生
じる理由は、光透過性基材1を構成する有機物質、例え
ばプラスチックフィルムの屈折率(1.4〜1.6)とほぼ同
程度の屈折率の有機材料の膜を積層した場合には、回折
格子レリーフの微小な凹凸が埋まり屈折率の差がなくな
るので回折高架が無くなるが、光透過基材1を構成する
ものより、高い屈折率のもの(例えば、ZnS:2.2,Sb2S3:
3.0)を形成すると、両者の屈折率の差は0.7あるいは1.
5となり、回折格子の回折効果が発揮されることによ
る。 このように光記録媒体において光を透過させるために
は、入射光5の入射角θを設定することが必要であり、
例えば、回折格子レリーフのピッチ(0.1〜2.0μ)、深
さ(0.05〜1.0μ)程度のもので、基材屈折率1.4〜1.6
の場合には、光の入射角度θを56゜程度以下としてやれ
ばよい。 次に、反射光によりデータを読み取る方法の場合の光
の軌跡を第3図に基づいて説明する。 光記録媒体に入射角度ψでレーザー光5を照射する
と、平滑面2の部分では角度ψでの正反射光のみを生じ
回折光は生じない。これに対して、回折格子レリーフが
形成された回折格子レリーフ面3では、角度ψで入射し
た光5は角度ψでの正反射光8と、特定角度βで反射回
折するいわゆる反射回折光9を生じる。(図中の9は1
次回折光であり、厳密にはn次の回折光が発生するが、
1次回折光が最大であり、2次以下は強度が小さいので
略した。) 回折格子レリーフ面3における入射光と反射光の比
は、回折以外の因子が無いと仮定すれば(良反射性薄膜
を考慮して)およそ次の比となる。 入射光:正反射光:反射回折光=100:70:30 従って、光検出器を角度βの位置に設置すれば、平滑
面2の部分からの光を検出せず、回折格子レリーフ面3
の部分からの反射回折光のみを検出することができ、こ
の光量の差よりデータを読み取ることができる。 (実施例) 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 マスタ版 マスタ版は、光記録媒体を製造するプレスマスタ版の
もととなるものである。 光記録媒体を製造するに当たり、先ず記録すべき情報
を定められたデータフォマットに変換する。このデータ
はマスタ版を作製するための感光材料に、データパター
ンを露光する装置に入力され、この装置により、マスタ
版を構成する感光材料を露光する微小スポットの白色
光、レーザー光、電子ビームが照射される。尚、このよ
うな装置によらずデータパターンが形成されたマスクを
作製して、これを介して感光材料上にパターン露光を行
うことも当然可能である。 マスタ版を構成する感光材料としては、一般的な高解
像性銀塩乳剤や感光性樹脂を用いることができる。 ここで、従来法ではデータ露光は、基板に設けられた
前記感光材料に直接露光し、現像処理してマスタ版とし
たが、本発明では予め前処理することにより、回折格子
面を有するマスタ版を作製する。 前処理とはマスタ版用基板全面に、適切な回折効果を
持つ回折格子レリーフを形成することである。この回折
格子レリーフは、ピッチが0.1〜2.0μ、深さ0.05〜1.0
μ程度のものであるが、特にこれに限定されるものでは
ない。 このような回折格子のレリーフは基板面への機械的精
密切削、エッチング、電子ビームによる精密加工、ある
いはホログラフィーを利用し、2光束光の干渉縞を感光
材料に記録すること等により得ることができる。 この回折格子は格子間隔が一定であれば、光の波長に
よって回折角度φが異なり、また光の波長が一定であれ
ば、格子間隔によって回折角度φが異なる。この関係は
下記の式で示される。 λ=d(sinω+sinφ) λ:波長,d:格子間隔,ω:入射角度,φ:回折角度 一般には、データの読み取りに使用する光の波長を定
め、上記の方法で所定の回折角度φを得るための格子間
隔を決定するのがよい。 ここで、ホログラフィーを利用して回折格子を作製す
る場合、用いる感光材料が銀塩写真材料ならば記録され
る回折格子は平滑な白黒格子として記録され、フォトレ
ジストでならば微細凹凸レリーフとして記録される。 本発明のマスタ版基板は微細凹凸レリーフを備えなけ
ればならないから、銀塩写真材料による平滑な白黒格子
は、別の基板に塗布された感光材料等に焼き付けて新た
に微細凹凸レリーフを作製しなければならない。この工
程では、塵や複製手段によって格子に欠陥が起こり易
く、また工程自体が増えるので、フォトレジスト上に直
接回折格子を記録する方法が好ましい。 次に、上記のようにして作製された回折格子レリーフ
を有するマスタ版基板面に感光性樹脂を塗布する。感光
性樹脂としては、一般に用いられているものを広く用い
ることができ、ネガ型、ポジ型のどちらでもよく、例え
ば半導体製造用の感光性樹脂が用いられる。 このマスタ版基板面の感光性樹脂面を、上述したデー
タパターンを露光する装置により、あるいはデータパタ
ーンが形成されたマスクを介して露光、現像、乾燥し、
第4図にその断面図を示すようなマスタ版30を得ること
ができる。 マスタ版30は、支持体20に形成された回折格子のレリ
ーフが、複写されたデータのピットパターン形状の感光
性樹脂膜11で覆われた平滑面部分12と、回折格子レリー
フが露出した部分13とからなる。そして、この感光性樹
脂膜11で覆われた平滑面部分12と、微小凹凸レリーフが
露出した部分13とで記録されるデータパターンが構成さ
れている。 このマスタ版を用いて、平滑面部分と回折格子レリー
フ面部分とのパターンを光透過性基材に転写し、複製す
ることはできるが、量産を目的とする場合には、このマ
スタ版からサブマスタ版を作製し用いることが好まし
い。 サブマスタ版 サブマスタ版の作製方法としては、 (1)マスタ版面に適宜な粘度の硬化性樹脂を塗布して
硬化させ、その面に接着剤を介してサブマスタ版用基板
を接着し、マスタ版から剥離して平滑面部分と回折格子
レリーフ面部分とのパターンが複製されたサブマスタ版
を得ることができる。尚、硬化樹脂とサブマスタ版との
接着性がよければ、接着剤を用いなくてもよい。 硬化樹脂としては、熱硬化、光硬化、反応型硬化の樹
脂が用いられるが、微細な凹凸を複製するために、硬化
時の収縮率が小さく、ガス等の反応生成物を発生しな
く、硬化強度の大きいものが好ましい。 (2)サブマスタ版用基板に予め熱可塑性樹脂を塗布し
ておき、この面にマスタ版を加熱状態で押し付けてサブ
マスタ用基板に平滑面部分と回折格子レリーフ面部分と
のパターンを複製して、サブマスタ版を得ることができ
る。 (3)マスタ版を充分に洗浄した後、無電解メッキ、を
行い金属膜層を形成した後、電気メッキによりさらに、
前記金属膜層に金属膜を形成して、必要な厚さを得た
後、マスタ版と剥離して平滑面部分と回折格子レリーフ
面部分とのパターンが複製された金属性のサブマスタ版
を得ることができる。無電解メッキに使用する活性化液
としては、例えば塩化パラジウムを主とするものが用い
られ、メッキ金属としては、例えばニッケルが用いられ
る。 この金属サブマスタ版は微小な凹凸形状の再現性がよ
く且つ耐久性、強度が高い。 光記録媒体の製造 上記のようにして得られた、マスタ版あるいはサブマ
スタ版をプレスマスタ版として用いて光記録媒体を製造
する。 (1)少量生産の場合 マスタ版面に適宜な粘度の硬化性樹脂を塗布して硬化
させ、その面に接着剤を介して光透過性基材を接着し、
マスタ版から剥離して、平滑面部分と回折格子レリーフ
面部分とのデータパターンが複製された光記録媒体の中
間体を得ることができる。尚、硬化樹脂と光透過性基材
との接着性がよければ、接着剤を用いなくてもよい。 硬化樹脂としては、熱硬化、光硬化、反応型硬化の樹
脂が用いられるが、微細な凹凸を複製するために、硬化
時の収縮率が小さく、ガス等の反応生成物を発生しな
く、硬化強度の大きいものが好ましい。 光透過性基材としては、光透過性であれば材質は限定
されないが、例えば一般的なプラスチック、例えば、塩
化ビニル、ポリカーボネート、アクリル、ポリメチルメ
タクリレート等のフィルム、シート、板が用いられる。 次に、平滑面部分と回折格子レリーフ面部分とのパタ
ーンが形成された面に、基材より屈折率の高い金属、合
金、金属酸化物、金属硫化物、非金属からなる高屈折率
膜を塗布、メッキ、蒸着、スパッタリング法等の手段で
形成して、本発明の光記録媒体を得ることができる。 高屈折率膜を形成する金属、合金、金属酸化物、金属
硫化物、非金属としては、例えば、CdSe(3.5)、ZnTe
(2.6)、Ge(4.0〜4.4)、HfO2(2.2)、PbTe(5.
6)、Si(3.4)、Te(4.9)、TiCl(2.6)、ZnTe(2.
8)、Sb2S3(3.0)、Fe2O3(2.7)、PbO(2.6)、ZnSe
(2.6)、CdS(2.6)、Bi2O3(2.4)、TiO2(2.3)、Pb
Cl2(2.3)、CeO2(2.2)、Ta2O5、ZnS(2.2)、ZnO
(2.1)、CdO(2.1)、Nd2O3(2.1)、Sb2O3(2.0)、S
iO(2.0)、InO3(2.0)、Y2O3(1.9)、TiO2(1.9)、
ThO2(1.9)、Si2O3(1.9)、PbF2(1.8)、Cd2O3(1.
8)等を用ることができる。〔( )内の数値は屈折率
を示す〕 また、この高屈折率膜の膜厚は、50Å〜1000Å程度が
望ましく、好ましくは、100Å〜500Åである。 (2)大量生産の場合 光透過性基材上に樹脂層、好ましくは熱可塑性樹脂層
を形成した後、上記で得られたサブマスタ版を熱時圧着
して、平滑面部分と回折格子レリーフ面部分とのパター
ンを前記樹脂面に複製した後、上記(1)と同様の方法
で高屈折率膜を形成して本発明の光記録媒体を得ること
ができる。 尚、パターンが複製された樹脂層は、熱や光で硬化さ
せると、保存性、耐久性、物性面が優れる。 上述の金属性サブマスタ版を金型として、あるいはこ
れより別個にインジェクション用金型を作成し、この金
型に光透過性樹脂を注入しインジエクション法により、
平滑面部分と回折格子レリーフ面部分とのパターンが複
製された光記録媒体の中間体を得、さらに上記(1)と
同様の方法で高屈折率層を形成して本発明の光記録媒体
を得ることができる。 上記のようにして得られた本発明の光記録媒体におい
ては、データ領域面(データパターン形成面)に擦傷、
ごみの付着等から保護するための保護層を形成すること
ができる。この保護層は光透過性な樹脂を均一に塗布す
るか、あるいはそのような光学特性のフィルム、シート
を積層するかして形成され、厚みは0.1mm〜1.0mm程度で
あれが、0.4mm〜0.6mmとした場合には本発明の光記録媒
体の一例である光カードにおいて、ごみや垢の付着等に
よる誤読を防止するのに適したものとなる。 光透過性樹脂としては、アクリル樹脂やポリカーボネ
ート樹脂が好適に用いられ、フィルム、シートとして
は、そのような樹脂で製造されたものが好適に用いられ
る。 以上のような基本構造を有する本発明の光記録媒体
は、フレキシブルディスク、カード、テープ等として利
用することができ、例えば以下の用途に適用される。 (1)金融流通産業:キャッシュカード、クレジットカ
ード、プリペイドカード。 (2)医療健康産業:健康証書、カルテ、医療カード、
緊急カード。 (3)娯楽産業:ソフトウェア媒体、会員カード、入場
券、遊戯機械制御媒体、テレビゲーム用媒体。 (4)運輸旅行産業:旅行者カード、免許証、定期券、
パスポート。 (5)出版産業:電子出版。 (6)情報処理産業:電子機械の外部記録装置、ファイ
リング。 (7)教育産業:教材プログラム、成績管理カード、図
書館の入出管理および書籍管理。 (8)自動車産業:警備記録、運行管理。 (9)FA:MC、NC、ロボット等のプログラム記録媒体。 (10)その他:ビルコントロール、ホームコントロー
ル、IDカード、自動販売機用媒体、クッキングカード。 (発明の効果) 本発明の光記録媒体は、平滑面部分および回折格子レ
リーフ面部分をデータピットとして、これらのパターン
が形成されている面に高屈折率の膜を形成したので、デ
ータの読み取りは照射するレーザー光の透過光または反
射光によって読み取ることができ、読み取り装置の設計
の自由度が広がる。 また、本発明の光記録媒体の読み取りにおいて、透過
光検知を用いた場合には、透過光は反射光に比べて光の
損失が少ないので、従来の反射光検出より感度よくデー
タを読み取ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical storage device that stores optical read-only information.
The present invention relates to an optical recording medium that is a ROM (read only memory) medium and a method for manufacturing the same. (Related Art) Among optical recording media, a read-only medium is a medium in which information is divided into pits in advance and the pits are recorded on the optical recording medium. There are roughly two types of pit recording / reproducing methods. One is to record data as uneven pits, and when irradiating with laser light, the laser light is diffracted with a phase difference caused by the uneven pits. The other is a method in which pits with different reflectivities are recorded as, for example, the presence or absence of a metal thin film, and the read / reproduce is performed as a signal based on the difference in reflectivity when laser light is irradiated. However, in any of the methods, reading of information is performed by detecting reflected light such as an irradiated laser beam. For example, optical cards that are becoming popular are light and inexpensive, but are thinner than optical disks (0.76 mm thick according to the magnetic card standard), are easily bent, and have poor flatness. Therefore, the reading accuracy is low, and the signal reading method is usually a method based on the difference in reflected light, and the pits to be recorded are large. Reading errors are prevented. Such a difference in the reflectance of the recording portion is generally performed by a method of forming a portion where the light reflective metal thin film exists and a portion where the light reflective metal thin film does not exist. As one method of generating the difference in the reflectance, there is a method in which a low melting point thin film is destroyed by a laser beam used for a write-once optical recording medium to form a low reflectance pit. It takes time because it forms pits and ROM
It is not suitable for mass production of optical recording media. As another method, there is a method by a photo etching method. According to this method, predetermined pits are formed in a silver salt emulsion in advance by a photographic method, a photoresist is separately applied to a recording medium having a uniform light-reflective thin film, a pattern of the silver salt emulsion is printed, and an etching solution is used. The thin film is locally etched to form the presence or absence of a light-reflective thin film.
Suitable for the production of optical recording media. In addition to the above methods, photomechanical methods using the principle of batch duplication have been developed. (Problems to be Solved by the Invention) However, in a medium for reading information by detecting a difference in reflected light such as an irradiated laser beam as described above,
The reader has a problem in that the irradiation unit and the light receiving unit must be in the same direction, and there is a lack of freedom in device design, and a problem that if the irradiation unit and the light receiving unit are designed to face each other, the device becomes extremely complicated. was there. In the production of a medium, the method of batch duplication described above optically prints a fine pit pattern from a photographic master onto a duplication recording medium, and records information by pits by various post-processing. The problem is that the entire process is long and the probability of generating pit defects is high, and it is difficult to increase the yield of sufficient non-defective products even if great care is taken so that fine dust and the like are not mixed in the manufacturing process. There was a problem. (Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the above problems. That is, in the first invention of the present invention, a pattern of a portion of a smooth surface and a portion of a relief surface of a diffraction grating is formed on a light-transmitting substrate, and the entire pattern portion is higher than the light-transmitting substrate. A film having a refractive index is formed to a thickness of 50 to 1000 °, and a data signal is obtained by a difference in the amount of transmission or reflection of light from the portion of the smooth surface and the portion of the diffraction grating surface. Of the present invention, the second aspect of the present invention
The second invention uses a premaster plate in which a pattern of a smooth surface portion corresponding to data recorded on a support and a pattern of a diffraction grating relief surface is formed and pressed against the surface of the light-transmitting substrate. After duplicating the pattern of the pre-master plate, on the surface where the pattern is duplicated, a film having a higher refractive index than the light-transmitting substrate is formed to a thickness of 50 to 1000 mm by vapor deposition or sputtering, and the optical recording medium In a third aspect of the present invention, a pattern of a smooth surface portion and a diffraction grating relief surface portion corresponding to data to be recorded is formed. After being replicated on a metal plate and using the metal plate as a mold to replicate the pattern on the light-transmitting substrate by the injection method, the surface on which the pattern is replicated is higher than the light-transmitting substrate. With refractive index Film was formed in a thickness 50Å~1000Å by a deposition or sputtering method, it is an gist method of manufacturing the optical recording medium, characterized in that to produce the optical recording medium. (Function) The basic principle of the present invention is to use a pattern composed of a smooth surface portion and a diffraction grating relief surface portion as data recording means, and further provide a higher refractive index on this pattern than on the material forming the pattern. By forming a film of the rate, by detecting either transmitted light or reflected light from the smooth surface portion and the diffraction grating surface portion, it is possible to read the recorded information, In producing the medium, the press method was used to duplicate the pattern. Hereinafter, the principle and operation of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of an example of the optical recording medium of the present invention,
2 and 3 are enlarged partial sectional views of FIG. In the optical recording medium 10 of the present invention, a pattern of the smooth surface 2 and the diffraction grating relief surface 3 is formed in a pattern corresponding to the recording data on the light transmitting base material 1 and the entire pattern portion is formed. A high-refractive-index film 4 made of a metal, alloy, metal oxide, metal sulfide, or nonmetal having a higher refractive index than the material of the light-transmitting substrate 1 is formed. The trajectory of light in the method of reading data using transmitted light in the optical recording medium of the present invention will be described with reference to FIG. When the laser beam 5 is irradiated onto the optical recording medium 10 at an incident angle θ, the light 5 is refracted from the smooth surface 2 by the refractive index n of the high refractive index film 4 and is emitted as transmitted refracted light 6 at an angle θ 1. I do. On the other hand, on the diffraction grating relief surface 3 on which the diffraction grating relief is formed, the light 5 incident at an angle θ is transmitted and refracted light 6 at an angle θ 1 and the so-called transmission diffraction that transmits and diffracts at a specific angle α. Light 7 is produced. (Reference numeral 7 in the figure is a first-order diffracted light, and strictly speaking, an n-th-order diffracted light is generated, but the first-order diffracted light is the largest, and the second and lower orders have a small intensity.) The ratio between the incident light and the transmitted light at is approximately as follows, assuming that there are no factors other than diffraction. Incident light: transmitted refracted light: transmitted diffracted light = 100: 70: 30 Therefore, if the photodetector is installed at the position of the angle θ 1 , the amount of transmitted refracted light of 100 with respect to the incident light 100 from the smooth surface portion 2 On the other hand, from the diffraction grating relief surface 3, light is divided into transmitted refracted light and transmitted diffracted light, so that the amount of transmitted refracted light obtained is about 70. (In fact, since the n-order diffracted light exists, the transmitted refraction light amount can be reduced to a minimum of 0.) That is, data can be read by detecting the difference in the light amount. If the photodetector is installed in the direction of the angle α of the transmitted diffracted light, light cannot be detected from the smooth surface 2, but from the diffraction grating relief surface 3, about 3/10 of the amount of incident light. Can be detected, and data can be read from the difference. In this case, the ratio of light from the portion of the smooth surface 2 to the portion of the diffraction grating relief surface 3 is infinite at the position of the detector, and the S / N ratio is the best. As described above, the reason why the diffraction effect of the diffraction grating occurs in the transmitted light is that the organic material constituting the light transmitting substrate 1, for example, the organic material having a refractive index substantially equal to the refractive index (1.4 to 1.6) of the plastic film. When the films of the above are laminated, the diffraction grating relief is buried and the difference in refractive index disappears, so that there is no diffraction overhead. However, a film having a higher refractive index than that of the light transmitting substrate 1 (for example, ZnS: 2.2, Sb 2 S 3 :
3.0), the difference between the two refractive indices is 0.7 or 1.
5, which is because the diffraction effect of the diffraction grating is exhibited. In order to transmit light in the optical recording medium as described above, it is necessary to set the incident angle θ of the incident light 5,
For example, a diffraction grating relief having a pitch (0.1 to 2.0 μ) and a depth (0.05 to 1.0 μ), and a substrate refractive index of 1.4 to 1.6
In this case, the incident angle θ of the light may be set to about 56 ° or less. Next, the trajectory of light in the method of reading data by reflected light will be described with reference to FIG. When the laser beam 5 is irradiated on the optical recording medium at the incident angle ψ, only the regular reflected light at the angle ψ is generated on the smooth surface 2 and no diffracted light is generated. On the other hand, on the diffraction grating relief surface 3 on which the diffraction grating relief is formed, the light 5 incident at an angle ψ becomes a regular reflection light 8 at an angle ψ and a so-called reflected diffraction light 9 reflected and diffracted at a specific angle β. Occurs. (9 in the figure is 1
Although it is the next order diffracted light, strictly speaking, the nth order diffracted light is generated,
The first-order diffracted light is the maximum, and the second-order and lower-order diffracted lights are omitted because the intensity is low. Assuming that there is no factor other than diffraction, the ratio of incident light to reflected light on the diffraction grating relief surface 3 is approximately the following (considering a good reflective thin film). Incident light: specular reflected light: reflected diffracted light = 100: 70: 30 Accordingly, if the photodetector is installed at the position of the angle β, light from the smooth surface 2 is not detected, and the diffraction grating relief surface 3 is not detected.
Only the reflected diffraction light from the portion can be detected, and data can be read from the difference in the amount of light. (Examples) Hereinafter, the present invention will be described based on examples. Master plate The master plate is the basis of a press master plate for manufacturing optical recording media. In manufacturing an optical recording medium, first, information to be recorded is converted into a predetermined data format. This data is input to a device for exposing a data pattern to a photosensitive material for producing a master plate, and this device generates white spots, laser light, and an electron beam of minute spots for exposing the photosensitive material constituting the master plate. Irradiated. Incidentally, it is naturally possible to produce a mask on which a data pattern is formed without using such an apparatus and to perform pattern exposure on the photosensitive material via the mask. As the photosensitive material constituting the master plate, a general high-resolution silver salt emulsion or a photosensitive resin can be used. Here, in the conventional method, the data exposure is performed by directly exposing the photosensitive material provided on the substrate and developing the master plate. However, in the present invention, the master plate having a diffraction grating surface is pre-processed by pre-processing. Is prepared. The pre-processing is to form a diffraction grating relief having an appropriate diffraction effect over the entire surface of the master plate substrate. This diffraction grating relief has a pitch of 0.1 to 2.0 μ and a depth of 0.05 to 1.0
It is about μ, but is not particularly limited to this. Such a relief of the diffraction grating can be obtained by recording the interference fringes of two light beams on a photosensitive material using mechanical precision cutting, etching, precision processing by an electron beam, or holography on the substrate surface. . In this diffraction grating, if the grating interval is constant, the diffraction angle φ varies depending on the wavelength of light, and if the wavelength of light is constant, the diffraction angle φ varies depending on the grating interval. This relationship is shown by the following equation. λ = d (sin ω + sin φ) λ: wavelength, d: grating interval, ω: incident angle, φ: diffraction angle Generally, the wavelength of light used for reading data is determined, and a predetermined diffraction angle φ is obtained by the above method. It is good to determine the lattice spacing for the. Here, in the case where a diffraction grating is produced using holography, if the photosensitive material used is a silver halide photographic material, the recorded diffraction grating is recorded as a smooth black-and-white grating, and if it is a photoresist, it is recorded as fine relief. You. Since the master plate substrate of the present invention must have fine relief, a smooth black-and-white lattice made of a silver halide photographic material must be printed on a photosensitive material or the like applied to another substrate to produce a new fine relief. Must. In this step, a defect is likely to occur in the grating due to dust or duplication means, and the number of steps itself increases. Therefore, a method of recording a diffraction grating directly on a photoresist is preferable. Next, a photosensitive resin is applied to the master plate substrate surface having the diffraction grating relief manufactured as described above. As the photosensitive resin, those commonly used can be widely used, and may be either a negative type or a positive type. For example, a photosensitive resin for semiconductor production is used. The photosensitive resin surface of the master plate substrate surface is exposed, developed, and dried by an apparatus for exposing the data pattern described above or through a mask on which the data pattern is formed,
A master plate 30 whose sectional view is shown in FIG. 4 can be obtained. The master plate 30 has a smooth surface portion 12 in which the relief of the diffraction grating formed on the support 20 is covered with the photosensitive resin film 11 having a pit pattern shape of the copied data, and a portion 13 in which the diffraction grating relief is exposed. Consists of Then, a data pattern to be recorded is constituted by the smooth surface portion 12 covered with the photosensitive resin film 11 and the portion 13 where the minute relief is exposed. Using this master plate, the pattern of the smooth surface portion and the diffraction grating relief surface portion can be transferred and duplicated on a light-transmitting base material. However, in the case of mass production, the sub-master Preferably, a plate is prepared and used. Sub-master plate The sub-master plate can be produced by the following methods: (1) A curable resin having an appropriate viscosity is applied to the master plate surface and cured, and the substrate for the sub-master plate is adhered to the surface with an adhesive, and then separated from the master plate. As a result, a submaster plate in which the pattern of the smooth surface portion and the pattern of the diffraction grating relief surface portion are duplicated can be obtained. Incidentally, if the adhesiveness between the cured resin and the sub master plate is good, it is not necessary to use an adhesive. As the hardening resin, a thermosetting, light-curing, or reactive-curing resin is used, but in order to replicate fine irregularities, the shrinkage ratio during hardening is small, and no reaction products such as gas are generated. Those having high strength are preferred. (2) A thermoplastic resin is applied to the substrate for the sub-master plate in advance, and the master plate is pressed against this surface in a heated state to duplicate the pattern of the smooth surface portion and the diffraction grating relief surface portion on the sub-master substrate. You can get a submaster version. (3) After the master plate is sufficiently washed, electroless plating is performed to form a metal film layer, and then electroplating is further performed.
After forming a metal film on the metal film layer and obtaining a required thickness, the metal sublayer is separated from the master plate to obtain a metallic submaster plate in which the pattern of the smooth surface portion and the diffraction grating relief surface portion is duplicated. be able to. As the activating liquid used for the electroless plating, for example, a liquid mainly containing palladium chloride is used, and as the plating metal, for example, nickel is used. This metal submaster plate has good reproducibility of minute unevenness, high durability and high strength. Production of Optical Recording Medium An optical recording medium is produced using the master plate or the sub-master plate obtained as described above as a press master plate. (1) In the case of small-volume production A curable resin having an appropriate viscosity is applied to the master plate surface and cured, and a light-transmissive substrate is adhered to the surface with an adhesive,
By peeling off the master plate, an intermediate of the optical recording medium in which the data pattern of the smooth surface portion and the diffraction grating relief surface portion is duplicated can be obtained. Note that an adhesive may not be used as long as the adhesiveness between the cured resin and the light-transmitting substrate is good. As the hardening resin, a thermosetting, light-curing, or reactive-curing resin is used, but in order to replicate fine irregularities, the shrinkage ratio during hardening is small, and no reaction products such as gas are generated. Those having high strength are preferred. The material for the light-transmitting substrate is not limited as long as it is light-transmitting. For example, a general plastic, for example, a film, sheet, or plate of vinyl chloride, polycarbonate, acryl, polymethyl methacrylate, or the like is used. Next, on the surface on which the pattern of the smooth surface portion and the diffraction grating relief surface portion is formed, a high refractive index film made of a metal, an alloy, a metal oxide, a metal sulfide, or a nonmetal having a higher refractive index than the substrate is formed. The optical recording medium of the present invention can be obtained by forming by means of coating, plating, vapor deposition, sputtering or the like. Examples of metals, alloys, metal oxides, metal sulfides, and nonmetals that form the high refractive index film include CdSe (3.5) and ZnTe
(2.6), Ge (4.0 to 4.4), HfO 2 (2.2), PbTe (5.
6), Si (3.4), Te (4.9), TiCl (2.6), ZnTe (2.
8), Sb 2 S 3 (3.0), Fe 2 O 3 (2.7), PbO (2.6), ZnSe
(2.6), CdS (2.6), Bi 2 O 3 (2.4), TiO 2 (2.3), Pb
Cl 2 (2.3), CeO 2 (2.2), Ta 2 O 5 , ZnS (2.2), ZnO
(2.1), CdO (2.1) , Nd 2 O 3 (2.1), Sb 2 O 3 (2.0), S
iO (2.0), InO 3 (2.0), Y 2 O 3 (1.9), TiO 2 (1.9),
ThO 2 (1.9), Si 2 O 3 (1.9), PbF 2 (1.8), Cd 2 O 3 (1.
8) etc. can be used. [The numerical value in parentheses indicates the refractive index.] The thickness of the high refractive index film is desirably about 50 to 1000, preferably 100 to 500. (2) In the case of mass production After forming a resin layer, preferably a thermoplastic resin layer, on a light-transmitting substrate, the submaster plate obtained above is hot-pressed to form a smooth surface portion and a diffraction grating relief surface. After duplicating the pattern with the portion on the resin surface, a high refractive index film is formed by the same method as in the above (1) to obtain the optical recording medium of the present invention. The resin layer in which the pattern is duplicated has excellent storability, durability and physical properties when cured by heat or light. The above-mentioned metallic submaster plate is used as a mold, or an injection mold is separately prepared therefrom, and a light-transmissive resin is injected into the mold, and the injection method is used.
An intermediate of the optical recording medium in which the pattern of the smooth surface portion and the diffraction grating relief surface portion is duplicated is obtained, and a high refractive index layer is formed by the same method as in the above (1) to obtain the optical recording medium of the present invention. Obtainable. In the optical recording medium of the present invention obtained as described above, the data area surface (data pattern forming surface) has scratches,
A protective layer for protecting dust and the like can be formed. This protective layer is formed by uniformly applying a light-transmitting resin, or by laminating a film or sheet having such optical characteristics, and the thickness is about 0.1 mm to 1.0 mm, but is 0.4 mm to When the thickness is 0.6 mm, the optical card which is an example of the optical recording medium of the present invention is suitable for preventing erroneous reading due to adhesion of dust and dirt. An acrylic resin or a polycarbonate resin is preferably used as the light-transmitting resin, and a film or sheet made of such a resin is suitably used as the film or sheet. The optical recording medium of the present invention having the above-described basic structure can be used as a flexible disk, card, tape, or the like, and is applied to, for example, the following applications. (1) Financial distribution industry: cash card, credit card, prepaid card. (2) Medical health industry: health certificate, medical chart, medical card,
Emergency card. (3) Entertainment industry: software media, membership cards, admission tickets, game machine control media, video game media. (4) Transportation travel industry: tourist cards, licenses, commuter passes,
passport. (5) Publishing industry: electronic publishing. (6) Information processing industry: external recording devices and filing of electronic machines. (7) Education industry: Teaching material programs, grade management cards, library access control and book management. (8) Automobile industry: security records, operation management. (9) FA: Program recording media such as MC, NC, and robot. (10) Other: building control, home control, ID card, vending machine medium, cooking card. (Effects of the Invention) In the optical recording medium of the present invention, data is read because a smooth surface portion and a diffraction grating relief surface portion are used as data pits and a high refractive index film is formed on the surface on which these patterns are formed. Can be read by transmitted light or reflected light of a laser beam to be irradiated, and the degree of freedom in designing a reading device is expanded. Further, when the transmitted light detection is used in reading the optical recording medium of the present invention, the transmitted light has less loss of light than the reflected light, so that the data can be read with higher sensitivity than the conventional reflected light detection. it can.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の光記録媒体の一例の平面図、第2図お
よび第3図は本発明の光記録媒体における光の軌跡を説
明するための第1図の拡大部分断面図、第4図は本発明
に用いるマスタ版の拡大部分断面図である。 1……光透過性基材 2……平滑面 3……回折格子レリーフ面 4……高屈折率膜 10……光記録媒体 30……マスタ版
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of an example of the optical recording medium of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams of FIG. 1 for explaining the trajectories of light in the optical recording medium of the present invention. FIG. 4 is an enlarged partial sectional view of a master plate used in the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent base material 2 ... Smooth surface 3 ... Diffraction grating relief surface 4 ... High refractive index film 10 ... Optical recording medium 30 ... Master plate

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.光透過性基材上に平滑面の部分と回折格子レリーフ
面の部分とのパターンが構成され、かつパターン部全面
に前記光透過性基材より高屈折率である膜が膜厚50Å〜
1000Åに形成されてなり、前記平滑面の部分と回折格子
面の部分からの光の透過量の差または反射量の差により
データ信号を得ることを特徴とする光記録媒体。 2.支持体上に記録されるデータに対応した平滑面の部
分と回折格子レリーフ面の部分とのパターンが形成され
ているプレマスタ版を用いて、光透過性基材の面に押圧
によりプレマスタ版の前記パターンを複製した後、パタ
ーンが複製された面に、前記光透過性基材より高屈折率
である膜を蒸着あるいはスパッタリング法により膜厚50
Å〜1000Åに形成し、光記録媒体を製造することを特徴
とする光記録媒体の製造方法。 3.前記プレマスタ版が、ホログラフィーで形成された
回折格子面を有する支持体上に、感光性樹脂層と回折格
子レリーフ面とがデータに対応したパターンで形成され
たプレマスタ版であることを特徴とする特許請求の範囲
第(2)項記載の光記録媒体の製造方法。 4.記録されるデータに対応した平滑面の部分と回折格
子レリーフ面の部分とのパターンを金属板に複製して、
該金属板を金型として用いてインジエクション法により
前記パターンを光透過性基材に複製した後、パターンが
複製された面に、前記光透過性基材より高屈折率である
膜を蒸着あるいはスパッタリング法により膜厚50Å〜10
00Åに形成し、光記録媒体を製造することを特徴とする
光記録媒体の製造方法。
(57) [Claims] A pattern of a smooth surface portion and a diffraction grating relief surface portion pattern is formed on the light transmitting base material, and a film having a higher refractive index than the light transmitting base material has a thickness of 50 to
An optical recording medium which is formed at an angle of 1000 ° and obtains a data signal based on a difference in light transmission or reflection from the smooth surface portion and the diffraction grating surface portion. 2. Using a premaster plate in which a pattern of a smooth surface portion and a diffraction grating relief surface portion corresponding to the data recorded on the support is formed, the premaster plate is pressed against the surface of the light-transmissive base material. After duplicating the pattern, a film having a refractive index higher than that of the light-transmitting substrate on the surface on which the pattern was duplicated was deposited to a thickness of 50 by a vapor deposition or sputtering method.
A method for manufacturing an optical recording medium, comprising forming an optical recording medium at {1000}. 3. A patent wherein the premaster plate is a premaster plate in which a photosensitive resin layer and a diffraction grating relief surface are formed in a pattern corresponding to data on a support having a diffraction grating surface formed by holography. A method for manufacturing an optical recording medium according to claim 2. 4. Copy the pattern of the part of the smooth surface and the part of the diffraction grating relief surface corresponding to the data to be recorded on a metal plate,
After duplicating the pattern on a light-transmitting substrate by the injection method using the metal plate as a mold, a film having a higher refractive index than the light-transmitting substrate is deposited on the surface where the pattern is duplicated. Alternatively, a film thickness of 50 to 10
A method for manufacturing an optical recording medium, comprising: forming an optical recording medium;
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