JP4299756B2 - 光情報記録媒体 - Google Patents
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Description
これまでは、光ディスクの記録再生性能の向上について、反射膜の硬度の点やその他の構成部分の物性値に着目した議論や、貼り合わせ構造を持つ光ディスクの両基板間の剥離を接着剤層の強度の点のみならず、他の構成部分との関係を含めて、それぞれの物性値に着目して議論をすることはあまりされていない。
本発明の第1の目的は、反射層について添加元素を極微量添加した合金膜により硬度を十分に高く向上しながら、反射率・熱伝導率を低下させることなく、高反射率・高熱伝導率を持つことができ、銀合金膜においても純銀膜と同等以上の記録再生特性が得られるような光情報記録媒体を提供することにある。
本発明の第2の目的は、反射層の硬度が十分であることによりその反射膜の薄膜化を可能にし、生産性向上、コスト低減を図ることができる光情報記録媒体を提供することにある。
本発明の第3の目的は、高速化に対応し、記録再生性能、特に初期のジッターを改善するとともに、高信頼性(耐高温高湿試験信頼性又は耐湿信頼性)が得られるような光情報記録媒体を提供することにある。
また、本発明は、(2)、下記(a)、(b)の内少なくとも(a)を有する上記(1)の光情報記録媒体、
(a)反射層はナノインデンテーション硬さで60mgf/μm2 以上である硬度特性
(b)色素層は2.5cm四方角のポリカーボネート基板上に該色素層の色素を塗布した ものを75℃の熱湯5mlに60分間浸漬したときにその熱湯の吸光度が最大吸収波 長において0.2以下である色素の水に対する溶解特性
(3)、一対の透光性基板を対向させてその対向する少なくとも一方の主面側に記録する又は記録した色素層及び反射層を含む各層を有し、その対向する表面を接着剤層を介して貼り合わせ、それぞれの透光性基板の反対側の主面側は記録光及び再生光のうち少なくとも再生光の入射が可能である光情報記録媒体において、上記反射層はリン成分を銀または銀合金中の銀に対して0.05〜0.15重量%含有する金属膜を有するとともに、下記(a)〜(e)の内少なくとも(a)、又は(a)及び(c)、又は(a)、(c)及び(d)を有する光情報記録媒体、
(a)反射層はナノインデンテーション硬さで60mgf/μm2 以上である硬度特性
(b)色素層は2.5cm四方角のポリカーボネート基板上に該色素層の色素を塗布した ものを75℃の熱湯5mlに60分間浸漬したときにその熱湯の吸光度が最大吸収波 長において0.2以下である色素の水に対する溶解特性
(c)接着剤層は温度に対する弾性率の変化においてガラス転移温度が100℃以上20 0℃以下である弾性率の温度特性
(d)接着剤層は25〜80℃における弾性率が1000MPa以上
(e)接着剤層は上記一対の透光性基板を円板(直径240mm、厚さ0.6mm)とし 、これに上記各層を形成したのものを対向させて該接着剤層を介して貼り合わせ、そ の一対の透光性基板の内周の隙間に薄膜の剛直な金属片を差し込みその上方を固定し その下方にのみ荷重をかけ、両方の基板間が剥離する直前の荷重値が4N以上である 接着強度特性
(4)、上記(b)、(e)の少なくとも1つを有する上記(3)の光情報記録媒体を提供するものである。
なお、「(1)、透光性基板の一方の主面側に記録する又は記録した色素層及び反射層を含む各層を有し、該透光性基板の他方の主面側は記録光及び再生光のうち少なくとも再生光の入射が可能である光情報記録媒体において、上記反射層はリン成分を含有する金属膜を有する光情報記録媒体。」とすることもできる。
上記は記録層として色素層を有する場合であったが、この色素層を有さず、透光性基板そのものに記録を行い、その上に反射層及び保護層を順次積層したCD等の読み出し専用の光ディスクもあり、これもその記録をした側とは反対側の透光性基板側から再生光を入射し、その透光性基板上に形成された記録用ピット列とそれを覆う反射層とにより情報の再生を行うことができるが、この光ディスクも貼り合わせ型光ディスクの一方の光ディスクとして上記と同様に使用することができる。
反射層の上に設ける保護層は外的な物理的あるいは機械的障害に対して情報記録部分を保護する層であり、その厚さは5〜10ミクロンの範囲が好ましい。特に、その保護層の形成の際に基板や記録層への加熱による悪影響を回避し、短時間で形成できる紫外線硬化型樹脂からなる保護層が好ましい。
金属膜にリン成分を含有させると、P無添加の場合、特に純銀膜に比べてその他の金属との合金化により熱伝導率・反射率が低下する銀合金膜等に顕著な効果を発揮し得、これら熱伝導率・反射率の極端な低下を防ぐ一方で、その合金化により銀合金膜が元々備える高い硬度をさらに向上する性能や、酸化・腐食に対する耐性が飛躍的に向上する性能を併有することができる。この硬度の向上により、純銀膜では軟らか過ぎ、その下層に設ける色素層の流動を抑制し切れないことがあるのに対し、その色素層の流動を抑制ないし防止するとともに、純銀膜に固有の高熱伝導率・高反射率をも活かし、放熱性を上げることで光ディスクにおいて記録再生特性、特に初期ジッターを改善し、高信頼性を確保することができる。
リン成分の添加は極微量でもよく、例えば金属単体又は合金中の金属(Ag、Cu、Zn等)に対して0.05〜0.15重量%(母体金属に対し0.05〜0.15重量%としてもよい)添加する。下限未満では十分な硬度を発揮し難く、上限を超えると添加量増大による反射率低下、熱伝導率低下が起こる場合がある。
リン成分の添加方法としては、リンの存在下でスパッタリングや蒸着等により合金等の金属膜を形成する。
(a)硬度がナノインデンテーション硬さで60mgf/μm2 以上である硬度特性
その反射層の硬度は特に100mgf/μm2 以上が好ましい。反射層の硬度が60mgf/μm2 未満では、信頼性(色素の溶解性に起因する記録特性の悪化を抑制する)を向上させることができない場合がある。反射層の硬度は合金の組成により調整することができるが、特に60〜〜200mgf/μm2 、好ましくは100〜170mgf/μm2 であることが推奨される。これより低いと色素層の流動化を抑制することができず、高過ぎると添加量が増えることで熱伝導率低下、反射率低下が起こる場合がある。
熱伝導率も同様に合金の組成により調整することができるが、特に250〜410W/m・k、好ましくは300〜400W/m・kであることが推奨される。これより低いと放熱性が低下し、ジッター悪化を引き起こすおそれがあり、一方、高い場合は良好であるが、高過ぎると熱伝導率は極微量でも別元素を添加することで純銀に対して銀合金は9割程度に落ちる傾向にあるため、銀合金の場合には380W/m・k以下であることが好ましい。
反射率も同様に合金の組成により調整することができるが、特に93%以上、好ましくは95%以上であることが推奨される。これより低いとメディア(光情報記録媒体)の反射率も低くなり特性が劣る場合がある。また、高いほど良好であるが、現実的には98%程度になる。
また、下記(b)の特性を持つことも好ましい。
(b)色素層は2.5cm四方角のポリカーボネート基板上に該色素層の色素を塗布した ものを75℃の熱湯5mlに60分間浸漬したときにその熱湯の吸光度が最大吸収波 長において0.2以下である色素の水に対する溶解特性 この(b)は色素の水に対する溶解特性を示すが、上記吸光度が0.2以下、好ましくは0.15以下、更に好ましくは0.1以下であれば、その溶液を塗布して色素層を形成したときに、均一で密度の高い連続薄膜を形成し易く、その色素膜に対しては高精細な記録が可能であり、高速記録にも適する。
上記(b)の特性を持つことができる色素としては、トリメチンシアニン等を好適に使用することができ、具体的製品としては、NK−5134、NK−5907、NK−4741、NK−4413が挙げられる。
(c)温度に対する弾性率の変化においてガラス転移温度が100℃以上200℃以下で ある弾性率の温度特性
(d)25〜80℃において弾性率が1000MPa以上(少なくとも1000MPa、 数値について「以上」とあるときは「少なくとも」とし、下限を強調してもよい。) である弾性率特性
上記(d)の上限は5000MPaとし、これより高いと両基板間の剥離について問題が生じることがあり、所望の接着強度が得られないおそれがある。また、1000MPaより低いと耐湿信頼性や初期ジッターが悪くなる。これらの点から1400MPa以上であることがより好ましく、確実な耐湿信頼性が付与され、初期ジッターが良くなる。
ここで、温度に対する弾性率(単位伸び当たりの応力)は、ガラス状態からゴム状態に移行する過程においては、その変化率が大きく、その変化率の大きいことにより、その変化率の小さいガラス状態やゴム状態と区別することができるが、その変化率の大きい範囲の変化曲線に対応する温度範囲にガラス転移温度があり、Tgで表示する。
動的粘弾性の観点からいえば、ポリマーの弾性要素の大きさを表す動的貯蔵弾性率(G’)は、温度の上昇に伴い低下するが、熱可塑性樹脂がゴム域でもG’が低下し続けるのに対し、架橋型のポリマーはゴム域ではG’が低下し続けることはなく、平坦又は上昇する。一方、ポリマーの粘性要素の大きさを表す動的損失弾性率(G’’)と温度関係は、極大点をもつ曲線で示され、また、力学的損失(損失正接)tanδ(δは位相角(応力と歪みベクトルの位相差))は、応力とひずみの単振動の位相差から測定でき、系に与えられた力学的エネルギーが発熱のために失われる程度を示すスケールとなるが、曲線G’’、tanδのピーク値を示す温度が動的測定のTg(ガラス転移温度)となり、これを上記のガラス転移温度Tgとしてもよい。このTgを高めるには架橋密度の増大をはかったり、フェニル核等の核構造濃度の高いポリマーを設計し、Tgを低くするには架橋密度をルーズにしたり、例えば脂肪酸のアルキル鎖のポリマーへの導入や可塑剤を混合すればよい。なお、詳細は「最新 顔料分散技術」(1993年、技術情報協会発行、第53〜54頁、2.1項)を参照することができる。
この(d)は下記(d)’であることがより好ましい。
(d)’弾性率が25℃において2500MPa以上(特に3000MPa以上)5000MPa以下、80℃において1000MPa以上(特に2000MPa以上)5000MPa以下にすることができる。これら下限より低いと耐湿信頼性やジッターに問題が発生するおそれがあり、5000MPaより高いと接着強度が十分でないという問題が生じる場合がある。
ここでは、25℃、80℃の弾性率をそれぞれ適正化しているので、これらの適正化の相乗効果で、確実な耐湿信頼性が付与され、初期ジッターも良くできる。特に色素が水溶性の高い場合でも確実にでき、高速化に好適に対応することができる。
上記(c)、(d)の特性の点からは、上記の貼り合わせのための接着剤として従来より使用されている紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物は、Tgは100℃のようには高くなく、25〜85℃における弾性率も1000MPa以上のようには高くなく、(d)’の各温度の弾性率も各値のようには大きくないが、本発明に係る接着剤層は上記(c)、(d)(特に(d)’)の特性を備える接着剤を選択的に使用することにより、湿度の影響も受けにくく、変形も抑制されるので、光ディスクにおける初期のジッターや耐湿信頼性を損なわないようにすることができる。
(e)接着剤層は上記一対の透光性基板を直径240mm、厚さ0.6mmの円板とし、 これに上記各層を形成したのものを対向させて該接着剤層を介して貼り合わせ、その 一対の透光性基板の内周の隙間に薄膜の金属片を差し込みその一方の下方にのみ荷重 をかけ、両方の基板間が剥離する直前の荷重値が4N以上である接着強度特性 上記(e)の接着強度の4N以上、特に7N以上が好ましく、4N未満では接着強度が足りず、貼り合わせ型光ディスクを収納ケースから取り出すだけで両基板間に剥離が生じる場合がある。
以上のように、上記(a)〜(e)はこの(a)を含むその複数の特性を持つようにしてもよいが、その多くを持つことにより、特にこの全部を持つことにより、反射膜の性能、色素水溶性、接着剤のガラス転移温度、弾性率、接着強度を適性化することによる相乗効果により、更に光ディスクとしての初期のジッターや耐湿信頼性を向上させることができる。また、光ディスクを保管用ケースから取り出す際にも剥離のない貼り合わせ構造を持つことができる。
また、保護膜としては、例えばポリエステル、ナイロン、アセテート、あるいはポリエチレン等のポリオレフィン等のフィルムが挙げられ、これらは例えば100μm程度の厚さであることが好ましい。他のエポキシ系材料、アクリル系材料などの種々の材料も考えら、その中ではアクリル系材料が好ましい。
実施例 1
スタンパによりスパイラル状にトラッキングガイドを行うための幅0.3μm、深さ0.16μm、トラックピッチ0.74μmのガイド溝が直径46〜117mmの範囲に形成された外径120mmφ、内径15mmφ、厚み0.6mmの2枚のポリカーボネート基板(コービロン:三菱ガス化学社製)を用意する。この基板の硬さは、鉛筆硬度(三菱鉛筆使用)HBであり、熱膨脹係数は20〜120℃において6×10.5/℃であった。
0.65gの色素(日本感光色素研究所製NK−4624)をジアセトンアルコール10mlに溶解し、これを上記ポリカーボネート基板のガイド溝を設けた側に回転数を適当に変化させながら平均膜厚が40〜60nmの範囲内になるようにスピンコートし、乾燥させて色素層を形成した。
この色素は、予め色素の溶解特性を示す上記(b)の吸光度を測定したところ、0.1であった。その測定は、2.5cm四方のポリカーボネート基板(厚さ1mm)に上記色素溶液をスピンコート法で塗布し、膜厚100nmの色素膜を形成し、これを試験片とした。50ccのビーカに75℃の熱湯を5mL入れ、同温度に保温しながら、この試験片を浸漬し、60分間保持した。その後、試験片を取り除き、着色した熱湯を常温に冷まし、分光光度計(日立製作所社製)により吸光度を測定した。
P(リン)の存在下でこの色素層の上に、Ag−Cu−P−Zn(Ag以外の元素のAgに対する総添加量0.79重量%で、Cu 0.5重量%、P 0.09重量%、Zn 0.2重量%)の合金膜からなる厚さ130nmの反射層を各合金成分の膜を形成するスパッタリング法等で形成した。この膜の組成を表1に示す。
さらに、上記色素層と反射層の不要部分を除去して色素層と反射層の二重層を直径42〜118mmφの範囲に同心円状に形成した。
上記の貼り合わせ型光ディスクについて、半導体レーザー(NA(開口率)=0.65)を搭載したパルステック工業社製光ディスク評価装置(DDU−1000)を用いて、EMF信号を、線速41.9m/秒(12倍速記録)で記録を行った。記録後再生し、反射率、変調度、PIエラーを測定したところいずれも良好であり、ジッターを測定したところ、7.1%であった。ジッター測定値を表1に示す。また、上記(e)の特性を調べる際に作製したものと同様の貼り合わせ型光ディスクについて、耐湿信頼性試験(80℃、相対湿度80%の恒温槽に400時間保持した後、ジッターを測定し、試験開始前後でジッターが変化ないと認められるものを良好(○)、変化が明らかに認められるものを不良(×)として評価する。)を行った結果、良好であった。その結果を表1に示す。不良(×)の評価基準はジッター13%以上又はPIエラー280以上である。
実施例1において、表1に示す組成の合金膜に代えて用いたこと以外は色素、接着剤、基板を同様にして貼り合わせ型光ディスクを作製し、また、実施例1と同様にして物性測定用に当該合金膜、銀膜の反射層を形成し、これらについても実施例1と同様に測定した結果を表1に示す。
実施例1において、接着剤層について表2に示される物性のものを使用したこと以外は同様にして貼り合わせ型光ディスクを作製し、これについても実施例1と同様に測定した結果を表2に示す。
また、それぞれの貼り合わせ型光ディスクについて、上記(e)の特性を調べたところ、接着強度(剥離強度)は表2に示すとおりであり、光ディスクをそのまま剥離した。その測定は、厚さ0.1mmの剛直な鉄片を両基板間の内周の隙間に挿入し、上側の基板をその周側を把持して固定してから、その鉄片を荷重し(10gずつ)、両基板が剥離する直前の荷重を読み取る。
また、上記接着剤層と同じものを上記SD−694を用い、上記と同様に紫外線を照射して作製し、これより試験片を得て、上記(c)、(d)の物性値について、動的粘弾性法による弾性率の温度分散挙動の測定により求めた。なお、具体的測定は、JIS−K6251に準じて行った。結果を表2に示す。
比較例3において、接着剤層について表2に示される物性のものを使用したこと以外は同様にして貼り合わせ型光ディスクを作製し、これについても実施例1と同様に測定した結果を表2に示す。
また、実施例3、4と同様に上記(c)、(d)、(e)の物性値をもとめた結果を表2に示す。
なお、上記実施例、比較例において、色素の水溶性について吸光度は0.1であった。
Claims (4)
- 透光性基板の一方の主面側に記録する又は記録した色素層及び反射層を含む各層を有し、該透光性基板の他方の主面側は記録光及び再生光のうち少なくとも再生光の入射が可能である光情報記録媒体において、上記反射層はリン成分を銀または銀合金中の銀に対して0.05〜0.15重量%含有する金属膜を有する光情報記録媒体。
- 下記(a)、(b)の内少なくとも(a)を有する請求項1に記載の光情報記録媒体。(a)反射層はナノインデンテーション硬さで60mgf/μm2 以上である硬度特性
(b)色素層は2.5cm四方角のポリカーボネート基板上に該色素層の色素を塗布した ものを75℃の熱湯5mlに60分間浸漬したときにその熱湯の吸光度が最大吸収波 長において0.2以下である色素の水に対する溶解特性 - 一対の透光性基板を対向させてその対向する少なくとも一方の主面側に記録する又は記録した色素層及び反射層を含む各層を有し、その対向する表面を接着剤層を介して貼り合わせ、それぞれの透光性基板の反対側の主面側は記録光及び再生光のうち少なくとも再生光の入射が可能である光情報記録媒体において、上記反射層はリン成分を銀または銀合金中の銀に対して0.05〜0.15重量%含有する金属膜を有するとともに、下記(a)〜(e)の内少なくとも(a)、又は(a)及び(c)、又は(a)、(c)及び(d)を有する光情報記録媒体。
(a)反射層はナノインデンテーション硬さで60mgf/μm2 以上である硬度特性
(b)色素層は2.5cm四方角のポリカーボネート基板上に該色素層の色素を塗布した ものを75℃の熱湯5mlに60分間浸漬したときにその熱湯の吸光度が最大吸収波 長において0.2以下である色素の水に対する溶解特性
(c)接着剤層は温度に対する弾性率の変化においてガラス転移温度が100℃以上20 0℃以下である弾性率の温度特性
(d)接着剤層は25〜80℃における弾性率が1000MPa以上
(e)接着剤層は上記一対の透光性基板を円板(直径240mm、厚さ0.6mm)とし 、これに上記各層を形成したのものを対向させて該接着剤層を介して貼り合わせ、そ の一対の透光性基板の内周の隙間に薄膜の剛直な金属片を差し込みその上方を固定し その下方にのみ荷重をかけ、両方の基板間が剥離する直前の荷重値が4N以上である 接着強度特性 - 上記(b)、(e)の少なくとも1つを有する請求項3に記載の光情報記録媒体。
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