JP4622947B2 - 光ディスクおよび光ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピットおよびランドの組み合わせによってデータが記録され、ブルーレイディスク対応の光ディスクおよび光ディスクの製造方法に関する。

再生専用のＲＯＭ（Read on Memory）ディスクは、１つのスタンパから、射出成型によって各種データ、例えば管理情報、あるいは音楽、映像等のコンテンツ情報等が、ディスクの成型と同時にランドおよびピットの組み合わせとして短時間に量産的に製造することができる。
このことから、正規のＲＯＭディスクから不法にレプリカの光ディスクいわゆる海賊版の光ディスクを容易に、しかも多量に製造することができ、その防止が問題となっている。
そこで、正規の光ディスクであることの判別に、上述した管理情報や、コンテンツ情報等の主データが記録された正規の光ディスクの１枚ごとに、暗号やマークなどによるいわゆるＩＤデータ等の副次データの追記ができる構成とすることが望まれる。

これに対して、ブルーレイディスクにあってピットおよびランドの組み合わせによって管理情報や、コンテンツ情報等のデータが記録された再生専用ＲＯＭ型の光ディスクにおいて、そのマスタリングによってあらかじめ形成したマークを高出力レーザ光の照射によって一部変形、すなわちピット・ランドの凹凸形状を変化させることによって上述したＩＤデータ等の追記を行うことの提案がなされている(特許文献１参照)。

ＲＯＭ型のブルーレイディスクにおいては、主データによるピット列が形成された光ディスク基板上に、反射膜が形成され、この上に保護層が形成されて成る。そして、保護層側から、再生レーザ光の照射がなされて、情報の読み出しがなされる。
したがって、このブルーレイディスクにおいては、反射膜表面粗さが、再生信号のノイズとなる。
ブルーレイディスクにおいては、青レーザの波長で十分な光学特性を得るためにＡｇ合金が検討されている。これは、この反射膜の表面粗さＲａ(中心線平均粗さ)が小さく、また、反射率が高いことによる。

ところが、通常のＡｇを用いた反射膜について上述した副次データの追記をランド・ピットの凹凸変形によって行う場合、熱伝導率が高いことから、記録感度を高めることが困難であり、記録レーザパワーを２０ｍＷ以下とすることが至難であった。

一方、追記を行なうＲＯＭ型光ディスクにあって、Ａｌ合金反射膜による光ディスクの提案がなされた(特許文献２参照)。
このＡｌ合金反射膜は、Ａｇ合金反射膜より低価格化を図ることができるという利点を有する。しかしながら、このＡｌ合金反射膜を用いて、表面粗さの問題を解決しつつ記録感度を高め、ランド・ピット凹凸の変形による追記がなされることを目的とするブルーレイディスクに適した反射、および吸収等の光学的特性の要求を満たしたＲＯＭ型光ディスクの提案はなされていない。
特開２００６−１３４３８５号公報 特開２００３−３１７３１８号公報

本発明は、予め形成されたランド・ピット配列を有し、この上に反射膜が形成された構成を有し、ピットの縁部を記録レーザ光照射によって変形させて追記記録を行う再生専用のブルーレイディスクにあって、記録感度の低減化と、反射膜の表面性を高めることができた光ディスクおよび光ディスクの製造方法を提供する。

本発明による光ディスクは、ランドとピットが記録トラックに沿って配列形成されてデータ記録がなされた基板と、基板上に被着された反射膜と、反射膜上に形成された保護層とを備える。そして、基板が、レーザ光照射により形状が変化する樹脂材料からなる。さらに、基板に形成されたピットの上記配列方向の縁部に、上記保護層側から光照射がなされることによって上記ピットを変形させてピットデータを書き換え追記する光ディスクである。また、反射膜は、Ａｌ _{（１００−ｘ−ｙ）} Ｆｅ _ｘ Ｔｉ _ｙ より成り、ｘが３〜１５、ｙが３〜１５に選定された合金である。

また、本発明は、上記反射膜が、厚さ１０ｎｍ〜４０ｎｍとされたことを特徴とする。

本発明による光ディスクの製造方法は、レーザ光照射により形状が変化する樹脂材料からなる基板に対し、マスタリングによって、ランドとピットが記録トラックに沿って配列形成されてデータ記録を行う。そして、基板のランドとピットが形成された面に、反射膜を成膜する工程と、反射膜上に保護層を形成する工程を有する。さらに、保護層側からピットに追記レーザ光をピットの配列方向の縁部に照射して基板を変化させてピットの形状を変形させ、ピットを変形させ、ピットの変形によってピットによるデータにビットシフトを生じさせての書き換えによるデータ追記を行う。反射膜の成膜工程は、Ａｌ _{（１００−ｘ−ｙ）} Ｆｅ _ｘ Ｔｉ _ｙ より成り、ｘが３〜１５、ｙが３〜１５に選定された合金の成膜工程による。

また、本発明による光ディスクの製造方法は、上記反射膜を、厚さ１０ｎｍ〜４０ｎｍとする。

上述の組成による反射膜を有する本発明光ディスクは、反射膜が表面性にすぐれ、耐久性にすぐれた構成とされるものであり、予め形成されたランド・ピット配列のピット縁部にブルーレイディスクにおけるレーザ光を、追記データに応じて照射することによってピット縁部に変形を生じさせて、結果的にビットシフトを発生させ、このビットシフトによって、各光ディスク固有のＩＤ記録を、予め形成されたランド・ピット列による記録を書き換えて追記することができる。そして、本発明構成によれば、記録パワーの低減化が図られ、再生に適した反射率が得られ、表面性にすぐれ、耐久性に優れた反射膜、すなわち、再生特性にすぐれ、耐久性にすぐれた光ディスクを構成することができるものである。

そして、本発明による光ディスクの製造方法によれば、成型時に予めランド・ピット配列によるデータ記録がなされ、上述の組成による反射膜を有する光ディスクに対して追記データに応じてレーザ光を照射することでピット縁部に変形を生じさせ、ビットシフトを発生させて、各光ディスク固有のＩＤ記録を行う方法によるものであり、これによって低い記録パワーで、再生特性にすぐれたＲＯＭ型の光ディスクを構成することができるものである。

本発明による光ディスクおよび光ディスクの製造方法の実施形態例を説明するが、本発明は、この例に限られるものではない。
図１は、本発明による光ディスクの概略断面図である。
この光ディスク１０は、例えば所定の可変長変調方式の規則に従ったランド２とピット３とが連続して記録トラックに沿って配列形成されたプラスチック基板１上に、反射膜４が被着され、この反射膜４上に保護層５が形成されて成る。
そして、この保護層５側から、ブルーレイディスクに対するレーザ光の例えば４０５ｎｍのレーザ光６の照射がなされる。

反射膜４は、その厚さが１０ｎｍ〜４０ｎｍとされる。
そして、反射膜４は、Ａｌ_{（１００−ｘ−ｙ）}Ｆｅ_ｘＴｉ_ｙより成り、ｘが３〜１５、ｙが３〜１５に選定される。

そして、本発明による光ディスクの製造方法にあっては、マスタリングによって、ランド２とピット３が連続して記録トラックに沿って配列形成された基板１を作製する工程と、この基板１のランド２とピット３が形成された面に、上述した組成および膜厚による反射膜４をスパッタ、蒸着等によって成膜する工程と、この反射膜４上に保護層４を形成する工程とを有する。
そして、保護層５側からピット３内にあって、ピット３の配列方向の縁部に追記レーザ光を照射して、ピット縁部に変形を生じさせ、このピット３の変形によってピット３によるデータにビットシフトを生じさせての書き換えによるデータ追記、いわゆるＢＵＩＤ（：Blu-ray unique ID）を行う工程とを有する。
なお、上述の基板１の成型を行うマスタリングは、通常のマスタリングによって行うことができる。

本発明による光ディスクにおいては、基板１上に上述したマスタリングによって，ＲＯＭディスクにおける本来のデータすなわち管理情報、あるいは音楽、映像等のコンテンツ情報等によるランド・ピット配列による凹凸パターンが、記録トラックに沿って形成される。

本発明による光ディスクにおいては、その反射膜４をＡｌ合金によって構成するものであることから反射膜４の熱伝導率が、Ａｇ合金による場合に比して低められることによって記録感度が向上する。
しかし、Ａｌ単体では、その表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）は極めて大きく、２ｎｍ以上にもなる。このようにＲａが大きいと、ディスクノイズの原因となる。

本発明においては、ＡｌにＦｅと更に他の元素Ｘ（ＸはＴｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｃｕ）が添加されたＡｌ合金によって反射膜４を構成する。
図２(表１)は、ガラス基板上にそれぞれ、Ａｌ_６０Ｍ_４０（ＭがＦｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｔｅ）の合金膜を厚さ３０ｎｍにスパッタ成膜した各試料についてのＡｌ合金膜の表面粗さＲａの測定結果と、８０℃、相対湿度８５％、２００時間の恒温恒湿試験を行った結果を示した表である。
同表図において、Ｒａについては０．８ｎｍ以下の場合を○印として示し、０．８ｎｍを超えた場合を×印として示した。また、恒温恒湿試験については、腐食が発生しなかった場合を○印として、腐食が発生した場合を×印として示した。
これによって、ＡｌにＦｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｉを添加した合金による反射膜については、Ｒａにすぐれ、恒温恒湿試験、すなわち耐久性にすぐれていることがわかる。
これによって、本発明における反射膜４をＡｌＦｅＸ（ＸはＴｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｉ）によって構成することによって、Ｒａにすぐれ、耐食性にすぐれていることが分かる。

図３および図４は、第１および第２の記録再生態様の説明図である。
本発明においては、図１で示した構成において、反射膜４をＡｌ_{（１００−ｘ−ｙ）}Ｆｅ_ｘＴｉ_ｙによって構成した。
この場合、基板１は、厚さ１．１ｍｍのＰＣ（ポリカーボネート）基板によって構成した。
基板１の１主面には、図３および図４の（ａ）の（ａ１）に平面図を示し、（ａ２）に断面図を示すように、ランド２とピット３によるランド・ピット列を基板１のスタンパを用いた射出成型によって形成される。
そして、このランド・ピット列を有する基板１上に、上述した反射膜４を厚さ１０ｎｍ〜４０ｎｍにスパッタ成膜した。
この金属膜４上を覆って、厚さ０．１ｍｍのＵＶレジン（紫外線硬化樹脂）を塗布して保護層５を形成した。

この構成による光ディスクに、ブルーレイディスク（ＢＤ）対応の波長４０５ｎｍのレーザ光を、開口数（Ｎ．Ａ．）が０．８５の光学系によって、追記記録および再生を行った。
記録前においては、図３および図４（ａ3）に模式的に示す再生信号が得られる。
この光ディスク１０に対して、図３および図４の各（ｂ）に示すように、ピット３の縁部に、記録レーザ光を照射する。この各(ｂ)図は、そのピット３に対する記録レーザ光照射部７を模式的に示したものである。

図５は、記録パワーＰｗ（ｍＷ）とこの光照射部７における記録部の反射レベル測定器による測定出力の積算値をプロットした図で、曲線５１は、Ａｌ_７２Ｆｅ_１４Ｔｉ_１４とした場合であり、曲線５２は対比例のＡｌ_８８Ｆｅ６Ｔｉ_６とした場合である。反射レベルの測定は、オシロスコープTektronix TDS5104を用いて測定し、その測定結果によって評価したものである。
曲線５１で明らかなように、本発明による光ディスクは、記録パワー２０ｍＷを超えると急激に反射レベルが負に大となる。これに比し、曲線５２にあっては、変化がみられず、記録効果が生じない。

反射膜４の厚さは、１０ｎｍ〜４０ｎｍ好ましくは１５ｎｍ〜３０ｎｍとする。これは、１５ｎｍ未満、特に１０ｎｍ未満では、反射膜としての構成が不充分となり、３０ｎｍより大、特に４０ｎｍより大としても、反射率等への影響や表面粗さの低減の効果への影響はなくなり、生産性の問題、コスト高の問題が生じてくることによる。

（実施例１）
この実施例においては、図１の構成において反射膜４を、Ａｌ_７０Ｆｅ_１５Ｃｕ_１５の組成を有する厚さ４０ｎｍのスパッタ成膜とした。
基板１は上述したと同様に、記録トラック方向に沿って図３（ａ）の（ａ１）および（ａ２）示すランド２とピット３の配列が形成されたＰＣ基板によって構成する。
この状態で再生レーザパワーによるレーザ光を記録トラック方向に走査すると、その反射光による再生信号レベルが図３（ａ３）で示すように、ランド２では高く、ピット３においては殆んど反射光が検出されない低いレベルを示す。

そして、この光照射部７を図３（ｂ）で示すピット３内の縁部とすると、この光照射部７とその近傍に図３（ｃ）の（ｃ１）に示すように追記によって変形部８が形成される。
この場合、変形部８が隆起し、図（ｃ２）示すように、変形部８がランド２と同等の高さになると、再生信号レベルは図３（ｃ３）示すようにランド３で得られた高いレベルとなる。すなわち、ピット３の長さが実質短縮され、図３（ｃ３）示すようにビットデータが、ｓだけシフトする。このようにしてビットデータシフトを発生させることによる追記（ＢＵＩＤ）がなされる。
この実施例１における追記記録部における記録レーザパワーＰｗに対する前述と同様の反射光測定器の出力レベルとの関係の測定結果を図６の曲線６１で示す。すなわち、この場合、記録によって本来のランド２における再生信号レベルに近づいて行く。

（実施例２）
実施例１においては、図３の第１の追記記録態様の特性を示す光ディスクであるが、この実施例２は、図４で示す第２の追記記録態様による光ディスクの例である。
この実施例２は、反射膜４の構成以外は実施例１と同様とした。
この実施例２における反射膜４の構成は、膜厚４０ｎｍのＡｌ_７０Ｆｅ_１５Ｔｉ_１５とした。

この実施例２の光ディスクについての反射光測定器の測定結果を、図６中曲線６２に示す。この場合、実施例１の曲線６１とは逆の特性を示した。
すなわち、この例においても、図４（ａ）に示すように、追記記録前においては図３（ａ）と同様のランド２・ピット３を有する場合において、図４（ｂ）に示すように、図３（ｂ）と同様にピット３内の縁部に、レーザ光照射７を行った。
しかし、この場合、図４（ｃ）の（ｃ１）に示すように、変形部８が、初期のランド２の位相高さに達し、更にこれより高く、同時に初期のランド２においてピット側の縁部においても反射膜の例えば熱的特性の影響によって隆起する性状を示し、この変形部８の高さが初期のランド３の位置より高くなる。つまり、初期においてランド３において最も高い再生信号レベルが得られる状態とされている状態から、この位相高さより高くなる状態となることから、再生信号レベルが低下することになる。したがって光学的ピット長が実質延びることによって信号レベルは図（ｃ３）示すように例えばピット位置での低い再生信号レベル程度に低い再生信号レベルを示すことになる。
そしてこの場合、変形部８の隆起の過程でランド２と同位相高さとなるまでの間、反射レベルは増加することから、図６の曲線６２に示すように反射光量が上昇し、その後これより急激に減少することになる。

上述したように、本発明によれば、図３で説明したビットシフトが実質ピットの長さを短くする方向に移動シフトさせる第１の追記態様と、図４で説明した長くする方向に移動シフトさせる第２の追記態様とが存在するものである。

なお、本発明構成において、反射膜の厚さは、上述した１０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲に選定し得るが、この範囲内で膜厚が薄い方が高い感度を示した。
図７(表２)は、反射膜４としてＡｌ_{（１００−ｘ−ｙ）}Ｆｅ_ｘＴｉ_ｙとしたときの膜厚を４０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍとし、各組成ｘ、ｙを変えたときの、それぞれの反射率と追記可能可否について検査した結果を示したものである。
ここで、反射率は、ブルーレイディスクにおける規格の３５％以上を示す場合を○印、それ以下を×印とし示した。また追記記録可能の可・不可を、可を○印、不可を×印をもって示した。

また、図８は、図７（表２）のサンプルＮｏ１３について、追記記録パワーＰｗに対するピット３のエッジのシフト量(クロック数で表示)を測定した結果を示した。
図８中曲線８１および８２は、それぞれピット３の後端に追記記録した場合および前端に記録した場合のそれぞれの記録レーザパワーとピットエッジの変位量との関係の測定結果を示す図である。この場合、両曲線が非対称であるのは、熱分散等が相違することによるなどの影響によるものと考えられる。

また、図９は、同様のサンプルＮｏ１３における追記記録パワーに対するエラー数の測定結果を示したものである。この場合、適度の追記記録パワーの選定によってランドと、ピットが１クロック分シフトすることができ、またエラーをゼロにすることができた。

以上のことから、反射膜４の厚さが１０ｎｍ〜４０ｎｍとし、Ａｌを主成分としてＦｅを３ａｔ％〜１５ａｔ％、Ｔｉを３ａｔ％〜１５ａｔ％とすることによってＢＵＩＤが良好になされる光ディスクが構成できることが分かる。

上述したように、本発明によれば、管理情報やコンテンツ情報の本来の情報記録が良好になされる３５％以上の反射率を得ることができ、かつＢＵＩＤを適用した追記を確実に感度良く、耐久性にすぐれたＢＤ対応の光ディスクが得られる。

なお本発明による光ディスクおよび光ディスクの製造方法は、上述した実施例１に限定されるものではなく特許請求の範囲内において記録の変更を行うことができる。

本発明による光ディスクの一例の要部の概略断面図である。 各種Ａｌ合金層の表面粗さＲａと、恒温恒湿試験の測定結果を示す表図である。 本発明の光ディスクの第１の記録態様の説明図である。 本発明の光ディスクの第２の記録態様の説明図である。 本発明の比較例の光ディスクに対する記録レーザパワーと反射レベルの測定曲線図である。 本発明の実施例の光ディスクに対する記録レーザパワーと反射レベルの測定曲線図である。 本発明におる光ディスクの膜厚と反射率および追記可能の良否を示す表図である。 本発明による光ディスクの一例の追記記録におけるピットのエッジシフト量を示す図である。 本発明よる記録パワーに対するエラー数の測定結果を示す図である。

符号の説明

１……基板、２……ランド、３……ピット、４……反射膜、５……保護層、６……記録再生レーザ光、７……記録レーザ光照射部、８……変形部、１０……光ディスク

Claims (4)

1. ランドとピットが記録トラックに沿って配列形成されてデータ記録がなされた基板と、
   前記基板上に、被着された反射膜と、
   前記反射膜上に形成された保護層とを備え、
   前記基板が、レーザ光照射により形状が変化する樹脂材料からなり、
   前記基板に形成された前記ピットの前記配列方向の縁部に、前記保護層側から光照射がなされることによって、前記基板を変形させてピットデータが書き換え追記され、
   前記反射膜が、Ａｌ _{（１００−ｘ−ｙ）} Ｆｅ _ｘ Ｔｉ _ｙ より成り、ｘが３〜１５、ｙが３〜１５に選定された合金である
   光ディスク。
2. 前記反射膜が、厚さ１０ｎｍ〜４０ｎｍとされた請求項１に記載の光ディスク。
3. レーザ光照射により形状が変化する樹脂材料からなる基板に対し、マスタリングによって、ランドとピットが記録トラックに沿って配列形成されてデータ記録を行う工程と、
   前記基板の前記ランド及び前記ピットが形成された面に、反射膜を成膜する工程と、
   前記反射膜上に保護層を形成する工程と、
   前記保護層側から前記ピットの前記配列方向の縁部に追記レーザ光を照射し、前記基板を変化させて前記ピットの形状を変形させ、前記ピットの変形によって前記ピットによるデータにビットシフトを生じさせて、書き換えによるデータ追記を行う工程とを有し、
   前記反射膜の成膜工程は、Ａｌ _{（１００−ｘ−ｙ）} Ｆｅ _ｘ Ｔｉ _ｙ より成り、ｘが３〜１５、ｙが３〜１５に選定された合金の成膜工程による
   光ディスクの製造方法。
4. 前記反射膜を、厚さ１０ｎｍ〜４０ｎｍとした請求項３に記載の光ディスクの製造方法。

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