TWI234780B - Optical disk - Google Patents

Description

1234780 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 上本發明係關於一種光碟，特別關於由基板、記錄層及保 護層所構成且雷射光由保護層側射入之光碟。 本申請專利係依據曰本之2002年8月9曰申請之日本專利 編號20〇2_2323 ! 2而主張優先權，並藉由參照該中請專利而 援用於本申請專利。 【先前技術】 ^ . PDA (Personal Digital Assistants ； # 人數位助理)、可攜式個人電腦、攝影機、 式錄音播放裝置等之可# 4 1寻之了 “式貝己錄處理終端機方面，需 要開發出能夠將欲加以記錄處认 體。 心貝Λ加以储存的記錄媒 做為上述般的記錄媒體，目前開發出了使用光碟的裝置 ’做為廉價且使用方便之可移除式媒體，並且正在檢討做 更進一步相關的開發。 可攜式的資訊記錄處理終端機方面，基於便利性上的觀 Γ在尺寸上會需要小型化，因此所使用之光碟的尺寸也 品要隨之料。惟，舉例來說，在㈣攝影機及PDA等運 用大量資料的裝置時，每一片 量必須相當大。 麵犯記錄之資料記錄容 能夠以高記錄密度來進行資料等記錄及 在2上—般係藉由縮小記錄用及播放用雷射光的 波長’且加大用以將記錄用及播放用雷射光聚光於光碟上 86082 _ 6 - 1234780 之對物鏡的開孔值（να)。依上述之手法，舉例來說在構造 上’目前檢討的方式係使記錄用及播放用雷射光係採用波 長為450 nm以下之藍色光，對物鏡之να為0.78以上，並採 用保護層厚度在〇_1 mm以下之光碟。 將上述t具有薄保護層之光碟應用於例如直徑在$ 〇 左右的小直徑光碟時，每一片光碟能夠記錄及播放2 gb以 上之大容量資料。 然而’可攜式資訊記錄處理終端機所用之光碟會因為攜 帶等造成的環境變化，而暴露於急遽的溫度及濕度變化中 。為此，對於可攜式的資訊記錄處理終端機所用之光碟， 必須減少該光碟在溫度及濕度變化時產生的翹曲量。 惟，對於上述保護層薄且直徑小的光碟在溫度及濕度變 化時所產生之翹曲量，以往並沒有相關具體的資訊，因此 目前為止在決定光碟厚度的考量方式上，舉例來說係忽視 溫度或/及濕度變化所產生的翹曲量，而在光碟直徑與光碟 厚度的比率固定的情況下來決定。 如上述般忽視溫度及濕度之變化來決定光碟厚度的話， 光碟會因為溫度及濕度的變化而產生明顯的翹曲，導致光 碟無法正確地進行資訊信號的記錄及播放的問題。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種新式光碟，能夠解決上述先 $技術上的問題療結。 本發明之其他目的在於提供一種光碟及其製造方法，以 減低溫度或/及濕度變化所造成的輕曲量。 86082 -7- 1234780 本發明之光碟包含：基板，其直徑大於50 mm ;記錄層 ’其設置於基板上；及保護層，其堆疊於記錄層上，供記 錄用及播放用的雷射光射入，厚度比基板薄，且該光碟整 體厚度在0.7 mm以上。 本發明相關之其他光碟包含：基板，其直徑約為8〇 ，記錄層’其設置於基板上；及保護層，其堆疊於記錄層 上’供記錄用及播放用的雷射光射入，厚度為〇1 mm，且 該光碟整體厚度在0.94 mm以上。 本發明相關之另外其他光碟包含：基板，其直徑約為5 〇 mm ;記錄層，其設置於基板上；及保護層，其堆疊於記錄 層上’供記錄用及播放用的雷射光射入，厚度為〇1 mm, 且遠光碟整體厚度在0.7 mm以上。 本务明相關之另外其他光碟包含：基板，其直徑約為$ 1 · 5 mm，圮錄層，其設置於基板上；及保護層，其堆疊於記錄 層上’供記錄用及播放用的雷射光射入，厚度為〇〇8 mm， 且该光碟整體厚度在〇·8 mm以上。 本發明相關之另外其他光碟至少包含：基板；記錄層， 其係堆疊於基板上，具有單層或多層構造；及保護層，其 堆疊於記錄層上，供記錄用及播放用的雷射光射入，厚度 比上述基板為薄，且基板與上述記錄層在形成上係滿足如 下條件： #触咖{g細(y)ty +…+仁:，&麻 86082 -· · ( 1 ) 1234780 構造。資訊記錄播放層1 2在構造上至少堆疊有一斧以上 反射膜、介電體膜及記錄膜。構成該資訊記錄播^層12= 記錄膜可採用相變化型之光記錄材料所形成的膜、光磁氣 記錄膜或含有有機色素之記錄膜。本發明中，記錄膜係2 例如相變化型之光記錄材料。 光碟丨上所設之保護層13的厚度為〇.lmm，記錄播放層a 上則介以保護層13有波長為450 nm以下（例如4〇5打⑷之恭 射光藉由開孔值（NA)為0.78以上（例如〇·8)之對物鏡進行^ 焦進行照射。 本發明中，乃利用構成光碟丨之各層上的力平衡式及動量 平衡式等來求出各層之厚度及光碟丨之碟厚：即，求出光= 整體之厚度。在此’構成光碟i之各層也包含例如資訊記錄 播放層12或保護層13具有多層構造時之構成多層構造的各 構成光碟1之各層所形成的力平衡式係如下式（5): 其中，y表示在光碟i之厚度方向上的移位，ni .卜 ，3’...’ m)表示構成光碟i之各層的厚度，m 之各層的總層數，Ei (i=1，2, 3 ^ 碟 ^ 1 2 3，…，m)為構成光碟k 各層的楊氏率’e(y)為光碟1上產生之畸變，ai(i叫，2,. ’ ...，m)為構成光碟1之各層在受溫度或/及濕度所影響之

86082 …（4) 1234780

立其中γ Θ為光碟〗之翹曲量；〗為構成光碟〗之各層上堆疊 ° 、寬度即5己錄有#號或欲記錄信號之在光碟半彳呈 向上之長度。 工 、、方面由於光從直徑與圮錄有信號或欲記錄信號之 半徑方向長度約略呈比㈣#，因此，式⑷可㈣表:光 碟之直徑與光碟之翹曲量間的關係。 ， 為了藉由上述各式來求出構成上述光碟丨的各層所具有 之厚度及光碟1之碟厚（光碟整體之厚度），例如首先計算出 :記錄有信號或欲記錄信號之半徑方向上之長度，其=與 光碟/直徑約略成比例；及光碟i之曲率κ，其可利用翹Ζ量 Θ之最大容許值而以式（4)來求出。 在此，例如，當光碟具有厚度為〇·! mm之薄保護層時， 光碟的翹曲量Θ之最大容許值為〇·3度。在此情況中，之所 以將光碟的翹曲量抑制在〇·3度以下，其原因在於當〇·3度以 下打，可抑制慧星像差（coma aberrati〇n)等像差之影塑。 由如上述般計算出來的曲率Λ:及式（7)，可求出構成光碟 1之各層的厚度及光碟1之基板厚度。例如，依上述公式求 出光碟1整體之厚度為0.7 mm時，當保護層13設為〇ι 的話，可求出基板11的厚度為〇·6 _。記錄播放層η的厚 度方面，相較於基板11及保護層13的厚度，薄到足以忽略 ’因此無需加以考量。 具有依上述方法求出之厚度的基㈣係利用例如聚碳酸 酿、聚烯烴等，而以例如射出成型法及沖壓法來製作。製 86082 -12- 1234780 作出來的基板11上，舉例來說，將具有以上述方法求出之 厚度的資訊記錄播放層12以例如濺鍍法、蒸錢法、 在成膜出來之資訊記錄播放層12上 塗敷法等來進行成膜 ，舉例來說，將具有以上述方法求出之厚度的保護層13以 例如紫外線硬化樹脂、聚碳酸酯、PMMA、無定形^烯煙 或改性丙烯等材料來形成。保護層13方面，也可將用以^ 成保護層13之薄膜以紫外線硬化樹脂、料劑或紫外線硬 化粘著劑來粘貼形成。如此一來’便完成光碟i的製作。 如上述般之本發明之光碟製造方法中，由於係依1碟之 ，徑，利用有將溫度或/及濕度變化所造成之翹曲量列入考 1的公式’決定出構成光碟之各層的厚度及光碟整體的厚 度，因此不會因為周圍的溫度及濕度變化而發生嚴重的翹 曲，而得以製造出在周圍的溫度及濕度會變化的環境下仍 能夠正確地記錄及播放資訊信號的光碟。 圖2所示的&光碟之直徑與上述方法求得之光碟整體的 厚度間之關係。在此，用以求出光碟整 有如圖丨所示構造之光碟方面，其為保護層厚度為 ，先碟直徑為UOmm左右者，且除了光碟直徑及光碟整體 厚度之外的構造為相同之光碟。 ^ 此外在條件上，光碟的㈣量θ的最大容許值係設為^ 度，光碟上記錄有信穿u或欲施以信號記錄之半&方向上的 則設為整體長度的6成左右，環境變化方面則設溫 度會做50度左右之變化。 ^ 圖2中 光碟整體的厚度落在圖中之斜線區域内時，光碟 ΑΑΔ 86082 -13- !234780 的翹曲量可抑制在0.3度以下。利用此—結果，可依光碟直 控而決定出相對應的光碟整體厚度。 表1所示的為光碟直徑分別為5〇 5 mm、8〇 mm及i2〇 W，為了將最大翹曲量抑制在0.3度以下，利用圖2所求出 之必要的光碟整體厚度。藉由表丨，如為具有基板丨丨、資訊 記錄播放層12及厚〇.1 保護層且光碟直徑為5〇5爪爪 的小直徑光碟時，可知光碟整體的厚度必須為0.7 mm以上 ;進一步而言’基板的厚度為〇 6 mm以上即可。 如為光碟直徑為80 mm的小直徑光碟時，可知光碟整體 厚度有必要為0.94 mm以上；此時之基板叫厚度為光碟整 體厚度0.94咖減去保護層厚度〇1襲的值即〇84麵以 上即可。 表1 光碟直徑[mm] 光碟厚度[mm] 50.5 0.7 80 0.94 120 1.18 不f止於如上述之例子，例如將光碟直徑設為51.5 mm且 將保叹層13的厚度設為〇〇8贿時，能夠滿足將光碟翹曲量 :同上述例子般地抑制在〇·3度以下條件的光碟1的整體厚 度方面，可由式（乃等求 ^ . 出為0·8 mm ;此時之基板厚度方面 ’可求出為〇·72 mm。 此外’上述各數值方面，在實際量產時會採用考量到容 86082 -14- 1234780 蜂誤差的值。 圖3所不的裝晉兔爾t、，、r 罝為用以測ϊ光碟在指定厚度下的最大翹 曲里。該鍾曲量測定梦署〇 η 疋凌置20包含：雷射光源21 ;位置檢測 先仏測器22 ;及未圖示 心尤磲固疋I置，其具有用以使光 碟1旋轉之未圖示的旋鞞爿 π疋衿凌置及用以使光碟1向光碟半徑方 向移動之未圖示的移動裝置。 該起曲量測定裝詈20 φ ^ , 中，替射光源21射出之雷射光照射 "碟1上，而由位置檢测光檢測器22來測定出反射回來之 雷射光的位置。依光碟1之翹曲量，由於反射回位置檢測光 檢!1器22的雷射光位置會發生變化，因此可依該位置之變 化篁2測定出翹曲量。該測定中，係藉由旋轉裝置以指定 之測疋半徑來轉動光碟i _圈，而以測定出來之翹曲量的周 内平均值來做為該測定半徑時之測定值。藉由光碟固定座 中之移動裝置’使得測定半徑位置的移動範圍涵蓋整個光 碟半徑方向，並以該測定值的最大值做為具有指定光碟厚 度之光碟1的最大翹曲量。 表2所示的為利用麵曲量測定裝置2〇，在改變光碟之碟厚 的情況下，即改變基板厚度的情況下，以各種碟厚進行測 定所得之最大㈣量的測定結果。此測定所用之光碟為且 有基板層、資訊記錄播放層及厚^贿之聚碳酸_保護層 且光碟直徑為50.5 mm的小直徑光碟。在此測$巾，係將光 碟周圍的溫度設為80度’濕度為85%，並測定出在％小時 後之最大龜曲量。 446 86082 -15 - 1234780 表2 p----- — 厚度[mm] 翹曲量[η

由表2可知，光碟直辦直< n c ^為5〇·5 _的小直徑光碟方面，當 先碟厚度為G.7mm以上時最大趣曲量會充份地低社3度。 對於上述般光碟直徑為5〇.5_的小直徑光碟，雖然已知 :先碟厚度設為0.7mm以上即可，惟尚未由溫度或/及濕度 交化所造成之翹曲量的觀點來決定出光碟厚度的上限。 上述般本發明之光碟方面，對於直徑為50随左右之小 直徑光碟，由於係制有將溫度或/及濕度變化所造成之輕 曲量列人考量的公式，決定出光碟厚度應社7匪以上， 口此例如在應用於可攜式育訊記錄處理終端機而攜帶到各 處等時，即使光碟周圍的溫度及濕度產生變化，也不會產 生嚴重的Μ曲，能夠正確地進㈣訊錢的記錄及播放。 以上，雖以具體之構造例來說明本發明，惟本發明並不 侷限於上述例子’可施以種種的變通：例如本發明雖以呈 有圖1所示構造的光碟來加以說明’然而並不侷限於此，本 發明可適用於具有任何構造的光碟。 本發明中形成有基板^、資訊記錄播放層及保護 層之光碟來進行說明，然而本發明也同樣適用於僅具有基 板層及資訊記錄播放層的光碟❶本發明雖對僅形成有基板 層、資訊記錄播放層及保護層之光碟來進行說明，然=構 Λ Λ 7 86082 16 1234780 成光碟之各層並不侷限於此；例如，Μ之資訊記錄播放 層具有多層構造的情況中，對於在各f訊記錄播放層間具 有中間層之光碟也同樣適用本發明。 者本务明中，g光碟具有如圖1所示之構造時，在說 明上係舉例將光碟之翹曲量Θ之最大容許值設為0.3度，然 而當光碟不具有如圖1所示之構造時，可另行決定出能夠抑 制像差影響的最大赵曲量。 即使’特徵為具有基板、資訊記錄播放層及厚職 之保護層的直徑為80 mm之光碟，且為光碟厚度大於〇 % 職之光碟，依然能夠得到與直徑為5Qmm之光碟相同的效 果0 用 式 亦即，對於直徑為80 mm左右的小直徑光碟，由於係利 有將溫度或/及濕度變化所造成之翹曲量列入考量的公 ’決定出光碟厚度應為0.94 mm以上，因此例如在應用於 可攜式資訊記錄處理終端機而攜帶到各處等時，即使光碟 周圍的溫度及濕度產生變化，也不會產生嚴重的翹曲 夠正確地進行資訊信號的記錄及播放。 /匕外，^悉本技術者當可明瞭：本發明並不侷限於上述 參照圖式而說明之實施例，且在申請專利範圍及其主旨範 圍内，可對本發明施以各種變更、替換及其他相當的修改。 本發明之光碟在光碟周圍的温度及濕度產生變化時也能 夠避免產生嚴重的趣曲，可適用於小直徑光碟而正確地進 行資訊信號的記錄及播放。 86082 -17- 1234780 【圖式簡單說明】 :1為以本發明之光碟的概略構成為内 圖2為光碟之光碟直徑盥_ 4面圖。 求付之光碟厚度間之關係圖。 -衣^方法所 圖3為測Ϊ光碟在指定光碟厚度下的最大魅曲量之裝置 之概略構造圖。 【圖式代表符號說明】 光碟 1 基板 12 13 20 21 22 資訊記錄播放層 保護層 翹曲量測定裝置 雷射光源 位置檢測光檢測器 449 86082 -18-

Claims (1)

1234《脇21839號專利_請案 中文申請專利範圍替換本(94年j月） 拾、申請專利範圍·· 一種光碟，其特徵為包含·· 基板’其直徑大於50 mm ; 記錄層，其設於上述基板上；及 、有記錄用及播放 且 保護層，其為堆疊於上述記錄層上 用雷射光射入、厚度比上述基板薄，· 正體厚度在〇·7 mm以上。 2. 如申請專利範圍第1項 〇·6 mm以上。 之光碟，其中上 述基板的厚度 為 3. 如申請專利範圍第1項之光碟， 約為0.1 mm。 其中上述保護層的厚度 4· 一種光碟，其特徵為包含： 基板，其直徑約為80 mm ; 記錄層，其設於上述基板上；及 保濩層’其為堆疊於上十〔 π库且於上述5己錄層上、有記錄用或播放 用雷射光射入、厚度為〇1 mm ;且 整體厚度在0.94 mm以上。 5.如申請專利範圍第4項之光碟’其中上述基板的厚度為 〇·84 mm以上。 6· 一種光碟，其特徵為包含·· 基板’其直徑約為50 mm ; 記錄層，其設於上述基板上；及 保邊層，其為堆疊於上述記錄層上、有記錄用或播放 用雷射光射入、厚度為0.1 mm，且 86082-940128.doc r-' ! ' /1 ϊ i ^.t-t *.^j. - ϊ rp 整體厚度在〇 7 π 又牡/ mm以上。 7 ·如申請專利範jfj笙< = 〇 . 工、之光碟，其中上述基板的厚度為 〇·6 mm以上。 "子没馮 8·—種光碟，其特徵為包含： 基板，其直徑約為515mm; 記錄層’其設於上述基板上；及 保護層’其為堆疊 且於上述纪錄層上、有圮錄用或播放 用每射光射入、厚度為0.08 mm，且

整體厚度在〇 · 8 ram以上。 9·如申請專利範圍第8項之来蹀，並由μ、+，並J 不尤磲，其中上述基板的厚度為 〇·72 mm以上。 ι〇. 一種光碟，其特徵為至少包含： 基板； 記錄層，其係堆疊於上述基板上，具有單層或多層構 造；及

保護層，其堆疊於上述記錄層上，有記錄用或播放用 的雷射光射入，厚度比上述基板為薄，且 上述基板與上述記錄層在形成上係滿足如下條件： =$l(y)lEl(y)dy +J^(y)lE2(y>iy (y^ 86082-940128.doc -2- 1234780 ；· . · · .. ji〆…二 ; +/tE2(y>(y)ydy ® jixl(y)lEl(y)ydy + Jnja2(y)lE 2(^)ydy ^ G)y^y …（2) e(y) =eo+Ky ...(3) θ = -κ1 …（4) 式中’ y表示在上述光碟之厚度方向上的移位，ni(i=1 ，2，3 ,…，m)表示構成上述光碟之各層的厚度，㈤為 構成上述光碟之各層的總層數（m^2) , Ei (i = 1，2，3 ’ m)為構成上述光碟之各層的揚氏率，e(y)為上述 光碟上產生之畸變，eo為上述光碟之初始畸變，ai 〇 1，2，3，…，m)為構成上述光碟之各層在受溫度或/ 及濕度所影響之膨脹係數，T為上述光碟周圍之溫度或/ 及濕度之變化量，Θ為上述光碟之翹曲量，κ為上述光碟 之曲率，1為構成上述光碟之各層堆疊部位的寬度。 Π·如申請專利範圍第10項之光碟，其中由上述光碟^斤容許 之取大翹曲量Θ、在構成上述光碟之各層堆疊部份的寬 度1、及式（4)來計算出上述光碟的曲率1^後，以該計算 出來的上述光碟之曲率κ及式⑴至式（3)來求出構成I 述光碟的各層所具有之厚度。 12. 如申請專利範圍第_之光碟，其中上述光碟的直 80 mm以下。 … 13. 如申請專利範圍第12項之光碟，其中上述保護層的厚度 為0.1 mm以下。 X 86082-940128.doc