JPWO2003017267A1 - 光記録媒体 - Google Patents

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Abstract

大容量化を実現しながら、コストの増大を最小限に抑える。
光ディスク102は、図の下側から順に基板104、該基板104上に形成された第1情報記録層108、及び該第1情報記録層108上に形成された厚さ約20μmの第1光透過層110を備える。第1光透過層110上には第2情報記録層114が形成され、該第2情報記録層114上に厚さ約90μmの第2光透過層116が形成される。レーザ光Laは、第2光透過層116側から照射され、第1、第2情報記録層108、114に対する情報信号の記録及び/又は再生が行われる。

Description

技術分野
本発明は、光記録媒体、特に記録容量の増大を低コストで実現することのできる光記録媒体に関する。
背景技術
オーディオ、ビデオ用、その他各種情報を記録する光記録媒体の一形態として、例えばエンボスピットによって情報信号が書き込まれる光ディスクが広く利用されている。光ディスクの最も基本的な形態を図12に示す。この光ディスク2は、光透過性の成形基板(支持板)4上に反射膜6を有する情報記録層8を備え、その上に紫外線硬化性樹脂等による保護層12が形成されている。この光ディスク2では、光透過層としての成形基板4側からレーザ光Laを照射することにより、情報記録層8に対して情報信号の再生を行う。
光ディスク2の記録密度は使用するレーザ光Laのスポット径が小さいほど高くできる。スポット径は、λ/NA(λ:レーザ光の波長、NA:対物レンズの開口数)に比例する。従って、スポット径を小さくするには、レーザ光Laの波長λを短くするか、対物レンズの開口数NAを上げる必要がある。
現在レーザ光Laの波長λは、CD系では780nm、DVD系では650nmが使用されており、今後はブルーレーザである400nm近辺の波長の使用が期待され、波長が短くなった分だけスポット径が小さくなり、記録密度は高くなる。
一方、開口数NAを上げると、コマ収差が大きくなる。開口数NAを上げてもコマ収差を小さく維持するには、レーザ光Laが通過する光透過層(成形基板4)の厚さを薄くしなければならない。
従来、光ディスク2の光透過層(成形基板4)には、射出成形法等で成形された樹脂製の成形品が多用されてきた。しかし、この製法によって成形基板4を現行のDVDより薄く且つ精度良く作製するのは現状の技術では困難である。即ち、図12に示すような、成形基板4を光透過層として用いる構造の光ディスク2では、レーザ光Laの高NA化によって記録密度を向上させ、大容量化を図るという手法が製造技術の面から限界に達しているというのが現状である。
これに対して、2つの方向の改良技術が提案されている。
第1の改良の方向は、情報記録層の多層化による大容量化である。
例えば、DVD−9では、図13に示されるような構造で情報記録層を2層化している。即ち、第1の成形基板(光透過層)30の上面に第1の情報記録層32を形成し、半透明膜(半透明の反射層)34で覆っている。全く同様に第2の成形基板36の上面(図では下側になっている)にも第2の情報記録層38を形成し、反射膜(反射層)40で覆っている。第1の基板30と第2の基板36は透明接着手段(光透過層)42を介して貼り合わされ、レーザ光Laの照射により第1の成形基板30を介して第1、第2の情報記録層32、38に対して情報信号の再生が行われる。これにより、情報記録層を多層化する(情報記録層の実質的な面積を倍増する)ことによる大容量化が可能となる。
一方、第2の改良の方向は、あくまでレーザ光の更なる高NA化により情報記録層における情報信号の記録密度を高め、大容量化を図るというもので、例えば特開平8−235638号公報、あるいは特開平11−203724号公報等に関連技術が開示されている。具体的には図14に示されるように、光を透過させる必要がない成形基板50をディスク本体のベースとして射出成形によって厚く形成すると共に、この成形基板50上に反射層52を有する情報記録層54を形成し、その上に光透過性シートの接着、或いはスピンコート法による樹脂コーティング等の手段により(最大でも300μm程度の)極めて薄い光透過層56を積層形成する。
レーザ光Laはこの薄い光透過層56側から照射され、情報記録層54に対する情報の記録及び/又は再生が行われる。このようにすると、成形基板50側で全体の強度を確保した上で、光透過層56をより薄く形成することが可能になるため、レーザ光の更なる高NA化という方向の高密度化(大容量化)が可能となる。
しかしながら、上記第1、第2のいずれの方向の改良技術も、それぞれになお種々の問題を有しているというのが実情である。
例えば、前記第1の改良の方向である「情報記録層の多層化」にあっては、確かに多層化した分、情報記録層の実質的な面積拡大はできるようになるものの、それぞれの情報記録層には、従来通り、厚さの厚い成形基板36を介してアクセスすることになるため、1層1層についてはこれ以上の高密度化が難しいという問題は残されたままである。即ち、多層化によって面積を拡大した分しか大容量化は期待できない。
一方、前記第2の改良の方向である「薄い光透過層を介した高NA化により1層当たりの高密度化(大容量化)を図る」という方向での改良においても、当該薄い光透過層を具体的にどのように形成するかについて、なお種々の問題が残されている。
一般的には、この薄い光透過層を形成する方法として、透明シートを成形基板(あるいは支持板)上に接着する方法や、スピンコート法によって樹脂を塗布(コーティング)する方法等が提案されている。
しかし、透明シートを接着する方法は、シート自体の光学特性や厚み精度に厳しいものが要求されるために製造コストが高くなり易い。又、透明シートの厚み精度が良好であっても、接着剤の厚みむら、塗りむらによって光学特性が変化し、ディスク特性が悪化してしまうこともある。従って接着剤の塗布に関しても高い精度が要求され、現状では、なお課題が多い方法である。
又、スピンコート法を用いて樹脂を塗布することによって薄い光透過層を形成する方法は、具体的には成形基板(支持板)をスピンドルによって回転させながら、その表面に液状の紫外線硬化樹脂(塗布液)を流下し、成形基板の回転に従って樹脂が均一に広がるようにして樹脂層をコーティングするというものである。コーティングされた樹脂はその後紫外線を照射し、硬化させる。この方法では、前記スピンドルの回転速度や塗布時間、塗布液の粘度を制御することによってコーティングの厚さ等の態様を調整できる。
しかし、この方法は、コーティング膜表面の均一性の維持が難しく、特に外周部付近においてどうしても塗布液の偏り(盛り上がり)が発生しやすいという問題がある。この盛り上がりは、従来のCDやDVDのように、レーザ光学系とディスクとの間に比較的大きな間隔があったときにはそれ程大きな問題とはならなかったが、高NA化によりレーザ光学系とディスクとの間の隙間が小さい状況においては、無視できない障害となって来ている。
とりわけ比較的厚めにコーティング層を形成した場合には(例えば100μm)、当該盛り上り部の厚み、或いは半径方向の幅が非常に大きくなって情報記録領域にまで入り込んでくることがあるため、そのままでは記録可能領域が減少し、情報信号の記録・再生にも支障を来す虞れがある。又、ときにはレーザ光学系がディスクと衝突してしまう原因ともなってしまう。
この盛り上がり部の処理やコーティング表面の平滑性の維持については、例えば、特開平11−203724、同11−86355、同11−86356等、多くの文献においてその対処法について種々の提案がなされている。しかし、このことは、換言すると、具体的な方法はともかく、必ず「何らかの手当て」をする必要があるということに外ならず、その分、製造工程の煩雑化とコストの増大化を招いていた。
発明の開示
本発明は、このような従来の問題を「発想の飛躍」によって一挙に解決しようとするもので、「大容量化」に関して著しい効果を得ながら、コストの増大を最小限に抑えることのできる光記録媒体を提供することをその課題としている。
本発明者らは、下記(1)に係る構成の光記録媒体を発案することにより、上記種々の問題を同時に解決した。
(1)基板と、該基板上に形成された第1情報記録層と、該第1情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第1光透過層と、該第1光透過層上に形成された第2情報記録層と、該第2情報記録層上に170μm以下の厚さで樹脂によって形成された第2光透過層と、を備え、該第2光透過層側から光を照射して、前記第1、第2情報記録層に対する情報信号の記録及び/又は再生を可能としたことを特徴とする光記録媒体。
前述したように、反射膜を有する情報記録層上に例えばスピンコート法によって薄い厚さで樹脂コーティングし、この(薄い)樹脂コーティング層を光透過層としてこの側から高NAのレーザ光を照射する手法は、1層当たりの記録密度を飛躍的に向上させることができる点で極めて有望な手法である。
しかし、薄い光透過層は、これを「単独で」形成しようとした場合には、透明シートを接着する方法も、また樹脂コーティングする方法も、上述したように未だ技術的、コスト的に多くの問題を抱えている。
本発明では、この問題を、この光透過層の上面に更に第2の情報記録層を形成するという逆転的、且つ発展的な発想で解決した。
即ち、当該光透過層の上面に更に第2の情報記録層を形成する(転写する)場合、この第2の情報記録層を転写する過程で該光透過層の上面を押さえつける工程が出てくる。本発明ではこれを「第1光透過層の上面の平坦性を確保する手段」として兼用させるようにしたものである。
第1光透過層となるべき樹脂を、例えば成形基板(或いは支持板)とスタンパとで挟まれた空間内に納める場合には、透明シートを使う必要がなく、また、従来避けられなかったコーティング層上面の平滑性の不良や盛り上がりの発生等の問題も一切生じない。即ち、この第2情報記録層を転写するためのスタンパの機能により(換言すると更なる大容量化の実現の過程で)、第1光透過層を形成する上で従来不可避的に存在していた様々な不具合を全て解消することができる。
更に、本発明においては、第2情報記録層についても170μm以下の第2光透過層を介してレーザ光の照射が行われる。この結果、第1、第2の情報記録層とも、光透過層が薄いことによるレーザ光の更なる高NA化に基づく高密度記録が可能となる。
勿論、本発明(具体的にはその内特に上記(1)の発明)においても、第2情報記録層に関しては、この上に更に第2光透過層を形成しなければならず、この第2光透過層の形成に関しては(基本的には)従来と同様の不具合が残存する。
しかしながら、それでも本発明の利点は充分に存在する。理由は以下の通りである。
即ち、上記(1)の構成に係る光記録媒体は、第1、第2情報記録層の双方とも、薄い光透過層の側からレーザ光を照射する構成とされている。そのため1層当たりの記録密度を高くすることができ、図13、あるいは図14に示したような従来試みられているいずれの改良光記録媒体と比較しても、トータルでの更なる大容量化が実現されており、その付加価値の上昇は極めて大きい。
しかも、それにも拘わらず、上述したように、第1情報記録層上の第1光透過層については、殆ど何らの技術的障害もなく容易に形成することが可能であるため、この部分での価格の上昇は実質的には殆どない。換言すると、本光記録媒体は、従来とそれほど違わないコストで未踏の大容量化を実現しているとも言える。
即ち、仮に第2光透過層形成のために従来の光透過層(図14の光透過層56)と同様の工程的、コスト的負担がかかったとしても、1層のみのディスクを製造するときに同一の負担を強いられていた従来品に比べると、その負担は「相対的に」格段に低減する。(1)に係る発明は、これ自体でも得られる効果は非常に大きい。
しかも、或いはその上、本発明者らは、更なる改良構成として、以下の(2)〜(6)に示すような構成を同時に開発したら後に詳述するように、この(2)〜(6)の構成を採用することにより、第2光透過層の形成に関しても不具合の殆ど生じない光記録媒体を得ることができる。
(2)上記基本発明(1)において、前記第1光透過層の上面の、前記第2情報記録層の情報記録領域の半径方向外側部に対応する部分が、該情報記録領域に対応する面より、前記基板側に偏倚されていることを特徴とする光記録媒体。
(3)上記(2)において、前記第1光透過層の上面の前記偏倚が、該第1光透過層の厚さが半径方向外側に向かうに従って徐々に薄くなるように前記基板側に傾斜する態様とされていることを特徴とする光記録媒体。
(4)上記(2)又は(3)において、更に、前記基板の上面の、前記第1情報記録層の情報記録領域の半径方向外側部に対応する部分が、該情報記録領域に対応する面より、該基板の内部側に偏倚されていることを特徴とする光記録媒体。
(5)上記(4)において、前記基板の上面の前記偏倚が、該基板の厚さが半径方向外側に向かうに従って徐々に薄くなるように前記基板の内部側に傾斜する態様とされていることを特徴とする光記録媒体。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかにおいて、前記第1、第2光透過層が、いずれも紫外線硬化樹脂であることを特徴とする光記録媒体。
更に、本発明は、その構成の柔軟性を利用すると、(7)〜(9)の構成とすることにより、3層以上の光記録媒体も容易に得られる。
(7)nを3以上の整数としたときに、基板と、該基板上に形成された第1情報記録層と、該第1情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第1光透過層と、該第1光透過層上に形成された第2情報記録層と、該第2情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第2光透過層と、・・・第(n−1)光透過層上に形成された第n情報記録層と、該第n情報記録層上に170μm以下の厚さで樹脂によって形成された第n光透過層と、を順次備え、該第n光透過層側から光を照射して、前記第1、第2、・・・第n情報記録層に対する情報信号の記録及び/又は再生を可能としたことを特徴とする光記録媒体。
(8)上記(7)において、少なくとも前記第(n−1)光透過層の上面の、前記第(n−1)情報記録層の情報記録領域の半径方向外側部に対応する部分が、該情報記録領域に対応する面より、前記基板側に偏倚されていることを特徴とする光記録媒体。
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の光記録媒体を2枚用意し、それぞれの基板側を内側にして貼り合わせることにより、ディスクの両面側から光を照射して、それぞれの側から情報信号の記録及び/又は再生を可能としたことを特徴とする光記録媒体。
この(7)〜(9)の構成によって得られた多層光記録媒体は、(厚い成形基板を介してレーザ光を照射する従来の記録媒体と異なり)何れも極めて薄く形成された光透過層の側からアクセスするものであるため、高NA化により一層当たりの記録密度が高く、従って従来に比べ飛躍的な大容量化が実現できる。
なお、本発明における各光透過層の厚さの上記設定値、特に、最上部(最も光照射側)の光透過層の厚さが他の光透過層の厚さより厚く設定されている内容を含む各層の厚さの設定値は、光ディスクの記録及び/又は再生における光学系の設計等の観点から得られる。
本発明では第1、第2光透過層、或いは第1、第2情報記録層等を具体的にどのようにして形成するかについては、特に限定されない。後述するように、これらの形成に関しては種々の手法が考えられ、それぞれ(本発明特有の)メリットが得られる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の例について詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る光ディスク(光記録媒体)の断面を模式的に示したものである。この光ディスク102は、図の下側から順に基板(成形基板:支持板)104、該基板104上に形成された第1情報記録層108、及び該第1情報記録層108上に形成された第1光透過層110を備える。第1光透過層110の厚さD1は約20μmである。第1光透過層110上には更に第2情報記録層114が形成され、該第2情報記録層114上に第2光透過層116が形成される。第2光透過層116の厚さD2は約90μmである。レーザ光Laは、第2光透過層116側から照射され、第1、第2情報記録層108、114に対する情報信号の記録及び/又は再生が行われる。なお、光ディスク102の各層の外周部A1には所定の屈曲パターンが形成されている。
以下各部について詳細に説明する。
前記基板104、第1情報記録層108の構成について、まず説明する。
この構成は、図14を用いて既に説明した従来例における成形基板50、反射層52、及び情報記録層54と基本的に同様である。具体的な製造方法についても、現時点でいくつかの方法が提案されている。ここでは、図2に示されるような手順でこれを形成している。
図2においては、グルーブのみに記録を行う例が示されそいる。グルーブとは、微小凹凸をピックアップに近い側から見たときの溝部をいう。このグルーブは極僅かに蛇行(ウォブル)しており、記録時のアドレス(ブランクディスクの位置情報)として用いられる。図2では太く描いた符号120がウォブル信号の形成されている部分を示している。
なお、この明細書では、便宜上、最終的な光ディスク102においてピックアップ側から見たときに形成されている第1、第2情報記録層108、114のパターンを正パターン、これと逆のパターンを反パターンと称することにする。即ち、ウォブル信号120は正パターンでは溝部、反パターンではランド部に存在することになる。
図2において、先ず、ガラス原盤122にフォトレジスト層(感光剤)124を設けてレーザカッティングし、現像等でウォブル入りのグルーブ(正パターン)を形成する(図2(A))。次に、導電膜を設け、いわゆる電鋳によってニッケルめっき層126を形成する(図2(B))。
この後、ニッケルめっき層126をガラス原盤122から剥離して後処理を施すと反パターンを有するいわゆるマスタスタンパ126Mが完成する(図2(C))。
基板側からアクセスするタイプの光ディスク(従来のCDやDVD)の場合は、通常このマスタスタンパ126Mを用いるか、マスタスタンパ126Mからマザー盤(正パターン)を作成し、それからチャイルドスタンパ(反パターン)を作成して正パターンを有する基板の生産に使用する。
しかしながら、本実施形態では基板104側からではなく第2光透過層116の側からレーザ光が照射されることになるため、このマスタスタンパ126Mから正パターンを有するマザースタンパ128が作成される。このマザースタンパ128は、マスタスタンパ126Mに表面処理を施し、電鋳によって電解めっきを施した後、剥離させると完成する(図2(D)、(E))。このマザースタンパ128(実際にはそのコピー)は、その外周部A2が基板104側に屈曲されて、基板用マザースタンパ128Kとされ、図4に示されるように、金型160に固定さ、れる。図4において、符号162は固定側金型、164は可動側金型、166はスプリング、168は外周リング、170は溝部、172はリング状凸部である。この溝部170とリング状凸部172によって形成される段差により、基板用マザースタンパ128Kの外周部A2の屈曲が維持されるようになっている。基板104を構成する樹脂は、可動側金型164と基板用マザースタンパ128Kとに挟まれた空間内に射出・成形される。
図2に戻って、このようにして基板用マザースタンパ128Kの屈曲を維持した状態で金型160内に基板104を構成する樹脂を充填して剥離させると、第1情報記録層108の反パターンに相当する微小凹凸部(情報記録領域)132を有する基板104が完成する(図2(F)〜(H))。基板104上の微小凹凸部132の外周部A3には、前記屈曲に対応する傾斜面135が形成されており、半径方向外側に向かうに従って該外周部A3の厚さが情報記録領域132の部分よりも徐々に薄くなっている。
ここで、図3に示されるように、このマスタースタンパ(あるいはチャイルドスタンパ)126Mをベースにして第2情報該記録層114を形成するための光透過性の樹脂スタンパ140が別途作成される。具体的には、先ず、マスタースタンパ(あるいはそのコピー)126Mの外周部A4を、微小凹凸部132が存在する側と反対側に屈曲させて樹脂スタンパ用マスタースタンパ(又はそのコピー)126Gを作成し、これを、図5に示されるような金型180の固定側金型182側に固定する。この状態で樹脂スタンパ140を構成する樹脂を該金型180の可動側金型184と樹脂スタンパ用マスタースタンパ126Gとの間に射出・成形し、剥離させると、第2情報記録層114の正パターンに相当する微小凹凸部142を有する樹脂スタンパ140が完成する(図3(B)、(C))。
この樹脂スタンパ140はスタンパでありながら正パターンを有し(即ちウォブル信号120が溝部に存在し)、且つ、外周部A5に転写面側(第1光透過層110側)に突出した凸状部140Aを有しているのが大きな特徴である(図3(D))。
又、この樹脂スタンパ140に形成される第2情報記録層114を転写するための微小凹凸部142の形状自体は、第1情報記録層108を転写するための前記基板用マザースタンパ128Kに形成されていた微小凹凸部132と同様のものである。
なお、本実施形態に係る光ディスク102を再生専用光ディスクとして構成する場合には第1情報記録層108に反射膜が形成される。
次に、この第1情報記録層108上に形成される厚さ約20μmの第1光透過層110にこついて説明する。
第1光透過層110を形成する仕方については、いくつかの方法が考えられるが、その代表的な3つの方法を図6に示す。
図6の(A)に示した方法は、スピンコート法に属するもので、基板104を回転させながらキャップ150の傾斜面152に沿って第1光透過層用の樹脂Pを滴下して第1情報記録層108上の全面に広げ、この上に前述の別途作成していた樹脂スタンパ140を被せるというものである。
図6の(B)に示す方法は、第1情報記録層108上の半径方向ほぼ中央において、所定量の第1光透過層用の樹脂Pをリング状に滴下し、この上から前述の樹脂スタンパ140を押圧し、この押圧力によって滴下された第1光透過層用の樹脂Pを第1情報記録層108の全面に行き亘らせるというものである。
又、図6の(C)に示す方法は、注入法に属するもので、樹脂スタンパ140を第1情報記録層108に対峙させた状態で予め配置しておき、両者140、108の空間内に第1光透過層用の樹脂Pを注入するというものである。
いずれの方法による場合でも、樹脂スタンパ140の機能により、第1光透過層110の上面の「整形」と、第2情報記録層114の微小凹凸部142の「転写」とを同時に実現することができる。
なお、封入する樹脂Pを紫外線硬化タイプの樹脂とし、樹脂スタンパ140を光透過性の素材で形成しておくことにより、樹脂スタンパ140の側から紫外線を照射することによって第1光透過層を固定化することができる。
即ち、一般に2P法と呼ばれる転写方法にあっては、硬化させる樹脂の側、即ちこの実施形態で言えば基板104の側から紫外線を照射するのが一般的である。
しかしながら、本実施形態の場合、第1光透過層110の基板104側には再生専用光ディスクとして構成する場合には反射膜が、記録可能光ディスクとして構成する場合には、反射膜や光記録膜などの光が透過しない第1情報記録層108が、既に形成されているため、基板104の側から紫外線を照射するのは、(不可能ではないが)効率が非常に悪い。そこで、この実施形態では、樹脂スタンパ140の素材として光透過性の樹脂を用い、該樹脂スタンパ140の側からの紫外線Bを照射することにより第1光透過層110を硬化させるようにしているものである。そのため、照射エネルギの無駄がなく、又、紫外線照射システムも特に大型化する必要がない。具体的には、300nm以上400nm以下の波長で透過率が50%以上の光透過性樹脂を採用するとその効果を十分に得ることができる。
なお、本発明は具体的な製造方法を限定するものではなく、同様の問題に関し、例えば被転写部材である基板104を何らかの方法により加熱可能としておき、第1光透過層110を熱硬化性の樹脂としておくという製造方法も、被転写部材側からの紫外線照射をする必要がない点では有効である。
ただ、この業界(光記録媒体の分野)においては、紫外線硬化タイプの樹脂を紫外線の照射によって硬化させるための設備やノウハウが充実しており、製造も低コストでできること、及びスタンパの転写面上の微小凹凸の形成や外周側の偏倚形状の形成の(特に熱変形に対する)信頼性や自由度を考慮すると、成形性に優れる「光透過性の樹脂」でスタンパを形成し、紫外線硬化タイプの樹脂で形成された第1光透過層をスタンパ側からの紫外線照射によって硬化させる製造方法が好ましい。
図7(A)(B)に示されるように、こうして樹脂スタンパ140の側から紫外線を照射することによって第1光透過層110が固定化されると、同時にその上面に第2情報記録層114の反パターンに相当する微小凹凸部142が形成される。従って、この状態から樹脂スタンパ140を除去すると、第2情報記録層114の反パターンに相当する微小凹凸部142が最上部に残存する。
この第2情報記録層114(の反パターン)の上面には、再生専用光ディスクとして構成する場合には半透明の反射膜が形成される。記録可能光ディスクとして構成する場合には記録膜や誘電体膜などが半透明の状態に形成され光が完全には透過しない第2情報記録層とされる。これらはいずれもピックアップ側からみると、正パターンの第2情報記録層114としての微小凹凸を有していることになる。
この上面には約90μmの第2光透過層116が形成される。この第2光透過層116の形成の仕方も、いくつかの方法が考えられるが、図7(C)、(D)に示されるように、ここではスピンコート法による製造が採用されている。
ここで、各層の外周部の形状について詳細に説明する。
既にこれまでの図面においても記載されていたように、この実施形態では、基板104の上面が第1情報記録層108の情報記録領域S1(微小凹凸部132)の半径方向外側部に対応する部分A3が、情報記録領域S1の部分より、基板104の厚さが薄くなるように、該基板104の内部側に偏倚されている。
具体的には、この基板104の偏倚は、前述したように基板用マザースタンパ128Kの外周部A2の屈曲形状によって形成され、基板104の厚さが半径方向外側に向かうに従って徐々に薄くなるように該基板104の内部側に傾斜する傾斜面135が形成された態様とされている。
一方、第1光透過層110の上面の第2情報記録層114の情報記録領域S2の半径方向外側部に対応する部分A6も、情報記録領域S2の部分より、該第1光透過層110が、半径方向外側に向かって徐々に基板104側に偏倚されている。具体的には、この偏倚は、図3、図7に示されるように、樹脂スタンパ140の第2情報記録層114の情報記録領域S2の外周部A5に凸状部140Aが突設形成されていることによって形成され、該第1光透過層110が半径方向外側に向かうに従って徐々に前記基板104側に偏倚した傾斜面137が形成された態様とされている。
従って、第2光透過層116を該第2情報記録層114が転写された第1光透過層110上にスピンコート法によって形成すると、従来スピンコート法による樹脂コーティングを行う際に不可避的に存在していた盛り上がり部160がそっくりこの第1光透過層110の外周部の傾斜面137によって吸収され、盛り上がり部160自体は存在していても、これが第2光透過層116の情報記録領域面より上側に突出してくることがない(図7(D)、図1参照)。
従って、何らの後処理を行わなくても、特に不具合の生じない光ディスク102を製造することができる。
(実施例1)
ここで、各層の外周部(外側部)の屈曲形状による第2光透過層116の上面の盛り上がりの発生防止に関する実験例について説明する。
この実験では、(既に説明したように)射出成形法により基板104および樹脂スタンパ140を製作した。成形用の金型160、180に装着した基板用のマザースタンパ128K及び樹脂スタンパ用マスター又はチャイルドスタンパ126Gは、グルーブ記録用でトラックピッチ0.3μmである。
基板104については、ポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス製H4000−N282)を用いて、金型温度125℃、樹脂溶融温度360℃、型締め力35トンにて外径12cm、厚み1.1mmの基板104を成形した。
一方、樹脂スタンパ140はオレフィン樹脂(日本ゼオン製ZEONEX−E28R)を用いて金型温度125℃、樹脂溶融温度370℃、型締め力35トンにて外径13cm、厚み1.0mmの樹脂スタンパ140を成形した。なお、樹脂スタンパ140の素材としてオレフィン樹脂を用いたのは、第2情報記録層114を転写した後の剥離の容易性、即ち基板104と第1光透過層110との接着力より、第1光透過層110と樹脂スタンパ140との接着力の方が弱いという特性、及び前述した300nm以上400nm以下の波長における透過率が50%以上の光透過性という特性の確保を考慮したためである。
基板104の外周形状は、外周端より1.0mmの位置から薄肉部(傾斜)が始まり、外端部での薄肉部(傾斜面135)の厚みは1.0mmである。又、樹脂スタンパ140の外周形状は、対応する光ディスク基板の外周端より1.0mmの位置から厚肉部が始まり、外端部での凸状部140Aの厚みは1.1mmである。
これらの基板104、樹脂スタンパ140を用いて前述の光ディスク102を製作したところ、外周部の盛り上がり部160は情報記録領域S2に対応する第2光透過層116の表面より突出することはなく、20μm凹の状態となった。
本実施形態においては、レーザ光が通過する第1、第2光透過層110、116がそれぞれ約20μm、90μmの厚さで形成されているため、開口数NAを上げてもコマ収差を小さく維持することができ、レーザ光の高NA化によって一層当たりの記録密度を向上させた分、成形基板30の側から光を照射するタイプ(図13のタイプ)の2層型と比べてより大容量化が実現できる。又、従来の同タイプ(図14のタイプ)の1層型と比べても、層の数が増大した分、やはり大容量化できる。
しかも、外周部における屈曲形状により、第2光透過層116をスピンコート法によって形成した場合においても、コーティング表面の盛り上がり部160がディスク表面上の盛り上がりとして顕在化しないようにすることができ、該第2光透過層116の上面を平滑にするための手当は特に必要としない。そのため、大容量化と低コスト化とを簡単に両立させることができる。
なお、上記実施形態においては、第1、第2光透過層110、116の厚さはそれぞれ約20μm、90μmとされていたが、本発明に係る第1、第2光透過層の厚さはこの厚さのみに限定されるものではない。但し、光ディスクの製造上の信頼性を考慮すると、この光透過層の厚さは最低でも数μm以上であることが必要である。又、高NA化の光学系を考慮した場合、最大でもそれぞれ40μm、170μm程度に抑えるのが好ましい。より好ましくは、それぞれ30μm、130μm以下である。
又、上記実施形態においては、各層の外周部を屈曲させ、最上部の第2光透過層をスピンコート法によって形成した場合であっても、特に不具合が発生しないように配慮していたが、本発明に係る光ディスクを製造する場合、この屈曲構造は必ずしも必須のものではない。
前述したように、スピンコート法による樹脂コーティングの上面を平滑化する手法、あるいは技術は従来既にいくつか提案されており、本発明では第2光透過層の形成に当たって、例えばこれらの提案のうちの1つを採用することを禁止するものではない。
また、本実施例では樹脂スタンパ140の外径を13cmとしたが、基板104と同じ12cmでも同様の結果が得られる。
(実施例2)
比較の意味で上記実施例1に係る実験と平行して行われた発明者らの実験によれば、外周部が(屈曲パターンの形成されていない)平面である基板(104)及び樹脂スタンパ(140)の組合せとした以外は、上記実施例1の条件と同一にした態様により光ディスク(102)を製作したところ、最外周の盛り上がり部(160)は情報記録領域(S2)に対応する第2光透過層116の表面より60μm凸の状態となった。この状態は、このままでは光ディスク(102)と光学系のピックアップが衝突する可能性があるため、何らかの後処理が必要となる。
しかし、例えば図8に示されるように、光ディスク202自体を最終製品よりも若干大きめの大きさR1に形成しておき、後で所定の大きさR2にまで外周部A8をカットするというような手法を用いれば、この不具合は解決できる。
又、第2光透過層216の上面に対し表面が平滑なガラスプレート221(図8の想像線参照)をダミーのスタンパとして載置することによって表面の平滑化を行ってもよく、更には樹脂シートを用いた接着を採用しても良い。
本発明に係る光ディスクは、大容量化に関して従来のいずれの方向の改良技術に対しても、明らかに優位に立つ高い付加価値を有しており、しかも第1光透過層の形成に関しては、技術的に何ら問題なく製造することができるため、コストの上昇は事実上ほとんどない。そのため、第2光透過層に関してのみ、従来と同様の手当を実施したとしても、これにかかるコスト的負担は「相対的に」著しく低減する。
従って、例えば更に高い信頼性を確保すべきいわゆる最高級バージョンの光ディスクを製造する場合には、第2光透過層の処理については、別途の方法を適宜採用してもよいものである。
なお、図8の個々の層の構成は、先の実施形態と屈曲パターンの有無を除いて同様であるため、図中で同一又は類似する部分に先の実施形態と下2桁が同一の符号を付すに止め、重複説明は省略する。
更に、上記実施形態においては、第1光透過層110の上面のみならず、基板104の上面外周部にも傾斜面135を形成するようにしていたが、図9に示されるように、条件によっては第1光透過層110の上面外周部に偏倚部(傾斜面)137が形成されているだけで、第2光透過層116の上面の盛り上がり160の発生を防止することができる。従って、最低限第1光透過層110の上面外周部に偏倚部が形成されていれば、これより下層の基板104Aの外周部に関しては必ずしも偏倚部を形成する必要がないこともある。
また、偏倚部の形状も、必ずしも単純な傾斜面に限定されるものではなく、要は、スピンコート上面外周部の盛り上がりを防止するという趣旨を考慮すれば、例えばできるだけスピンコート表面が平滑化されるように実験した結果に基づいて、該偏倚部の深さや形状を決定してよいのは言うまでもない。
一方、本発明は、薄く形成する必要のある樹脂コーティング層の上面を平滑・整形する手段として、ここに更なる情報記録層を形成し、その際のスタンパの機能を利用するようにしている。従って、この手法を連続させることにより、3層以上の多層記録媒体を容易に製造することもできる。
例えば、3層の光記録媒体を製造するには、図10に示されるように、基板304と、該基板304上に形成された第1情報記録層308と、該第1情報記録層308上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第1光透過層310と、該第1光透過層310上に形成された第2情報記録層314と、該第2情報記録層314上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第2光透過層316と、第2光透過層316上に形成された第3情報記録層322と、該第3情報記録層322上に170μm以下の厚さで樹脂によって形成された第3光透過層324と、を順次備え、該第3光透過層324側からレーザー光Laを照射して、前記第1、第2、第3情報記録層308、314、322に対する情報信号の記録及び/又は再生を可能な構成とすればよい。
各情報記録層の転写には前記樹脂スタンパ140と同様の樹脂スタンパ340、350がそれぞれ使用され、第2光透過層316の上面にも傾斜面339が形成される。傾斜面339の存在により盛り上がり部360が吸収される。
更に、より一般的に表現するならば、3層以上のn層の光記録媒体を製造するには、nを3以上の整数としたときに、基板と、該基板上に形成された第1情報記録層と、該第1情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第1光透過層と、該第1光透過層上に形成された第2情報記録層と、該第2情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第2光透過層と、・・・第(n−1)光透過層上に形成された第n情報記録層と、該第n情報記録層上に170μm以下の厚さで樹脂によって形成された第n光透過層と、を順次備え、該第n光透過層側から光を照射して、前記第1、第2、・・・第n情報記録層に対する情報信号の記録及び/又は再生を可能な構成とすればよい。
なお、2層の場合と同様に、多層構成にした場合であっても、第(n−1)光透過層の上面外周部が、より下層側に偏倚されている構成とすると、最上の第n光透過層をスピンコート法によって形成する際に発生する盛り上がり部が顕在化しないようにすることができる。但し、第(n−1)光透過層の厚さが(盛り上がりを吸収するには)薄すぎる場合には、前述した実施形態のように、更にその下方の層から偏倚させる。より下方の層から偏倚させていけば、第(n−1)光透過層が薄くても第(n−1)光透過層の上面に大きな偏倚(必要なら第(n−1)光透過層の厚さより大きな偏倚)を形成することが可能となり、第n光透過層形成の際の盛り上がりを十分に吸収できる。
片面3層以上の光ディスクを製造する場合であっても、ディスク形成のための各光透過層の厚さの許容値としては、第n光透過層が170μm以下、好ましくは130μm以下、その他の光透過層は、40μm以下、好ましくは30μm以下であり、2層の場合と特には変わらない。
但し、3層以上の場合は、各光透過層の厚さをあまり厚くすると、最初の第1情報記録層の形成位置が光の照射側端面から遠くなってしまう。そのため、2層の光ディスクよりは薄くすることが定性的には好ましく、それぞれ上記値より30〜70%低めが現実的な許容値と考えて良い。
最後に、本発明は、図11に示すように、このようにして形成した多層記録媒体を2枚(402Aと402B)用意し、それぞれの基板404A、404B側を内側にして貼り合わせることにより、ディスク402の両面側からレーザ光Laを照射して、それぞれの側から情報信号の記録及び/又は再生を可能とした両面多層光ディスク402を形成することもできる。
基板404A、404Bを若干薄目(0.6mm程度)に形成しておけば、光ディスク402のトータルでの厚さをこれまで説明してきた片面の光ディスクと同一に維持することができる。
この両面多層の光ディスク402は、従来の両面タイプの光ディスクと異なり、薄い光透過層の側から各情報記録層にアクセスするものであるため、1層当たりの記録密度を図14の光ディスクレベルにまで高く維持することができる上に、片面当たりで多層化されており、しかもそれが両面に形成されているため、現時点で最大容量クラスの光ディスクを構成できる。
なお、個々の層の構成は、先の実施形態と同様であるため、図中で同一又は類似する部分に先の実施形態と下2桁が同一の符号を付すに止め、重複説明は省略する。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、レーザ光のなお一層の高NA化を支障なく実現するために、光透過層を薄く形成するに当たって、従来製造上のネックとされていた該光透過層上面の平滑化処理を更にもう1層情報記録層を形成するという逆転的、且つ発展的な発想によって実現するようにしたため、光記録媒体の大容量化を実現しながら同時にコストの上昇を抑えた光ディスクを得ることができるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明が適用された光ディスクの外周部付近の構成を模式的に示した要部拡大断面図である。
第2図は、基板を製造するための手順を示した工程図である。
第3図は、樹脂スタンパを作成するための手順を示した工程図である。
第4図は、基板を製造するための金型装置の概略を示す断面図である。
第5図は、樹脂スタンパを作成するための金型装置の概略を示す断面図である。
第6図は、第1光透過層を構成する樹脂をコーティングする各種方法を模式的に示した縦断面図である。
第7図は、樹脂スタンパによって第1光透過層の上面に第2情報記録層を形成する共に、当該上面を整形し、更に第2光透過層を形成する様子を示した工程図である。
第8図は、第2光透過層の平滑化を確保するための他の方法例を示す断面図である。
第9図は、第1光透過層の上面のみに凹部を形成した例を示す断面図である。
第10図は、3層の多層光ディスクを製造するための手順を示した工程図である。
第11図は、本発明が適用された両面多層光ディスクの構成を示す部分拡大断面図である。
第12図は、従来の1層タイプの光ディスクの構成を示す部分拡大断面図である。
第13図は、図12に示した構成を貼り合わせることによって両面タイプとした光ディスクを示す要部拡大断面図である。
第14図は、薄い光透過層側からレーザ光を照射するタイプの従来例を示す部分拡大断面図である。

Claims (9)

  1. 基板と、該基板上に形成された第1情報記録層と、該第1情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第1光透過層と、該第1光透過層上に形成された第2情報記録層と、該第2情報記録層上に170μm以下の厚さで樹脂によって形成された第2光透過層と、を備え、該第2光透過層側から光を照射して、前記第1、第2情報記録層に対する情報信号の記録及び/又は再生を可能としたことを特徴とする光記録媒体。
  2. 請求項1において、前記第1光透過層の上面の、前記第2情報記録層の情報記録領域の半径方向外側部に対応する部分が、該情報記録領域に対応する面より、前記基板側に偏倚されていることを特徴とする光記録媒体。
  3. 請求項2において、前記第1光透過層の上面の前記偏倚が、該第1光透過層の厚さが半径方向外側に向かうに従って徐々に薄くなるように前記基板側に傾斜する態様とされていることを特徴とする光記録媒体。
  4. 請求項2又は3において、更に、前記基板の上面の、前記第1情報記録層の情報記録領域の半径方向外側部に対応する部分が、該情報記録領域に対応する面より、該基板の内部側に偏倚されていることを特徴とする光記録媒体。
  5. 請求項4において、前記基板の上面の前記偏倚が、該基板の厚さが半径方向外側に向かうに従って徐々に薄くなるように前記基板の内部側に傾斜する態様とされていることを特徴とする光記録媒体。
  6. 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記第1、第2光透過層が、いずれも紫外線硬化樹脂であることを特徴とする光記録媒体。
  7. nを3以上の整数としたときに、基板と、該基板上に形成された第1情報記録層と、該第1情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第1光透過層と、該第1光透過層上に形成された第2情報記録層と、
    該第2情報記録層上に40μm以下の厚さで樹脂によって形成された第2光透過層と、・・・第(n−1)光透過層上に形成された第n情報記録層と、該第n情報記録層上に170μm以下の厚さで樹脂によって形成された第n光透過層と、を順次備え、該第n光透過層側から光を照射して、前記第1、第2、・・・第n情報記録層に対する情報信号の記録及び/又は再生を可能としたことを特徴とする光記録媒体。
  8. 請求項7において、少なくとも前記第(n−1)光透過層の上面の、前記第(n−1)情報記録層の情報記録領域の半径方向外側部に対応する部分が、該情報記録領域に対応する面より、前記基板側に偏倚されていることを特徴とする光記録媒体。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の光記録媒体を2枚用意し、それぞれの基板側を内側にして貼り合わせることにより、ディスクの両面側から光を照射して、それぞれの側から情報信号の記録及び/又は再生を可能としたことを特徴とする光記録媒体。
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