(57)【要約】【課題】記録されたデータを長期間にわたって保存できる信頼性の高い光ディスクを提供する。【解決手段】第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化光記録層と、前記相変化光記録層上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に設けられた、ビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする相変化光ディスク。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化光記録層と、前記相変化光記録層上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に設けられた、ビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする相変化光ディスク。
【請求項２】
第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化光記録層と、前記相変化光記録層上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に設けられた、ビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に設けられた第２の透明基板とを備えたことを特徴とする相変化光ディスク。
【請求項３】
前記バッファー層の熱膨張係数が２×１０−６／℃以上１０×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の相変化光ディスク。
【請求項４】
前記バッファー層の材料が、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ａｕ、あるいはＳｉとＴｉの合金、ＡｌとＮｉの合金、ＣｕとＭｇの合金、ＰｂとＰｄの合金、ＧｅとＴｅの合金、ＰｄとＳｉの合金、ＳｂとＳｒの合金、及びＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＺｎＳ−Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳ−ＡｌＮ、ＺｎＳ−ＴｉＯ２からなる群より選択されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の相変化光ディスク。
【請求項５】
前記バッファー層の材料が、ＺｎＳ−ＳｉＯ２であることを特徴とする請求項４に記載の相変化光ディスク。
【請求項６】
前記反射層の膜厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の相変化光ディスク。
【請求項７】
第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする再生専用光ディスク。
【請求項８】
第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に設けられた第２の透明基板とを備えたことを特徴とする再生専用光ディスク。
【請求項９】
第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって追記がなされる追記型光記録層と、前記追記型光記録層上に形成された、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする追記型光ディスク。
【請求項１０】
第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって追記がなされる追記型光記録層と、前記追記型光記録層上に形成された、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に設けられた第２の透明基板とを備えたことを特徴とする追記型光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報記録の分野においては光学情報記録方式に関する研究が各所で進められている。この光学情報記録方式は非接触で記録・再生が行え、再生専用型、追記型、書き換え可能型のそれぞれのメモリー形態に対応できるなど、数々の利点を有し、安価な大容量ファイルの実現を可能とする方式として産業用から民生用まで幅広い活用が期待されている。
【０００３】
再生専用型のメモリー形態に対応した光ディスクであるＣＤやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などは既に広く普及している。これら光ディスクでは、情報信号を示すピットやグルーブなどの凹凸パターンが形成された透明基板の主面上にアルミニウムなどの金属薄膜からなる反射膜が形成され、入射された光の反射率差によって情報の再生が行われる。また、前記反射層を酸化から保護するための保護膜が、反射膜上に形成される。
【０００４】
書き換え可能型のメモリー形態に対応した相変化光ディスクは既にＰＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷとして市場を形成しつつあり、そのディスク構成の代表例は以下に示す通りである。すなわち、透明基板の一主面に、透明誘電体、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉｎ、Ａｇなどを主成分とする相変化記録層、透明誘電体、アルミニウムなどの反射膜、紫外線硬化型樹脂などからなる保護膜が順次形成される。相変化光ディスクは相変化記録層が結晶質と非晶質との間で可逆変化することを利用しており、その記録再生原理は以下の通りである。記録時には、相変化光記録材料に比較的高出力で短パルスのレーザービームを照射して記録部位を融点以上まで加熱した後に急速冷却して非晶質の記録マークを形成する。再生時には、結晶質の非記録部と非晶質の記録マークとの間の反射率変化を利用して記録情報を読み取る。消去時には、記録時よりも低出力・長パルスのレーザービームを照射し、相変化記録層を結晶化温度以上・融点未満に保持するかまたは融点以上から冷却して結晶化させる。このように相変化光ディスクは非晶質−結晶質の反射率変化を読み取るため、光学系の構造が簡単である。光磁気記録のように磁界を必要とせず、光強度変調による重ね書き（オーバーライト）が容易でデータ転送速度が速いという特徴も持っている。さらに、ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭをはじめとする再生専用ディスクとの互換性にも優れている。
【０００５】
上述した光ディスクをさらに大容量化する方法として、光学ピックアップの対物レンズの開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を大きくして再生光のスポット径を小さくすることで高記録密度化を達成する方法が考えられている。高ＮＡ化に際しては、再生光が透過する透明基板の厚さを薄くする必要がある。これは、高ＮＡ化に伴い光学ピックアップの光軸に対してディスク面が垂直からずれる角度、いわゆるチルト角により発生する収差の許容量が小さくなるためである。このような理由からＮＡを大きくするほど透明基板の厚さを薄くし、またディスク内の基板厚分布や複屈折率分布を所定の範囲内に収める必要がある。例えばＣＤからＤＶＤへの移行に際しては、基板の厚さを１．２ｍｍから０．６ｍｍとして高ＮＡ化された光学系にも対応可能にしている。
【０００６】
ここで、０．６ｍｍ基板を用いた相変化光ディスクの製造工程を考える。再生ビームの焦点を合わせてトラッキングするための溝（グルーブ）が予め形成された透明基板上に、スパッタ法などにより多層膜を成膜する。多層膜は記録を担う相変化記録層、記録層を機械的・化学的に保護する保護層、反射光を光学的にエンハンスする反射層、その他の機能層などを含む。これだけでは光ディスクの機械強度が不十分であるため、強度不足を補うための０．６ｍｍ厚の樹脂版を貼り合せる。具体的には、成膜後の多層膜上に紫外線硬化樹脂を塗布し、０．６ｍｍの補強板を貼り合せ、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。以上がおおよその相変化光ディスク製造工程である。この後、初期化処理が施され、不良品チェック、包装などの工程を経て出荷される。
【０００７】
完成した光ディスクの性能はいくつかの項目で評価されるが、データ記録媒体としての保存寿命は重要な性能指標の一つである。スパッタ法により基板上に作製された多層膜には、構成する材料によって引っ張り応力や圧縮応力が内在する。多層膜内に蓄積された応力は自ら開放しようとするため、多層膜にクラックやピンホールなどを発生させる原因となる。また、温度・湿度などの外部環境の変化による樹脂基板の体積変化は多層膜のそれに比べて非常に大きいため多層膜に応力を与え、多層膜にクラックやピンホールが発生する。多層膜内にクラックやピンホールが発生すると、これを拡散路として多層膜の構成元素が相互に拡散するため、光ディスクとしての性能が劣化し、データ保存寿命が著しく損なわれるおそれがある。
【０００８】
こうした光ディスクの劣化は、上記多層膜の両側をある程度厚い２枚の樹脂基板で挟んだ形態のもの、特に実質的に同じ厚みの２つの樹脂基板を上記多層膜を介して貼り合わせた形態のもの（例えば、０．６ｍｍ基板貼り合せタイプ等）において生じやすい。また、貼り合わせに用いられる接着樹脂層も体積変化を受けやすく、剥がれ、クラック、ピンホールの発生原因となり、データ保存寿命の劣化につながる。したがって、こうした光ディスクの劣化を抑制する手段が望まれている。
【０００９】
一方、書き換え型に限らず一般的な光ディスクは反射層膜厚が一定以上の厚さを持ち、光源から照射された光を透過させることなく反射させる。これを光源波長に対する全反射と呼ぶ。このような全反射構造の光ディスクは一定以上の膜厚の反射層をもつため、膜厚に比例して応力の蓄積が大きくなり基板との剥離が生じ易くなる。このために全反射型の光ディスクではデータ保存に対して弱く、劣化に対する対策を講じる必要がある。
【００１０】
従来、記録再生の繰返し回数を向上させるために、透明基板上に、第１の誘電体、相変化光記録層、第２の誘電体、反射層、熱拡散補助層を形成した相変化光記録媒体が知られている（特許文献１）。
【００１１】
また、初期結晶化プロセスの熱衝撃を受けても記録特性の劣化が生じない光記録媒体として、反射層の裏面に光吸収層を設けた相変化光記録媒体が知られている（特許文献２）。
【００１２】
また、クロス消去を低減するための構成として、Ｔｉ、Ｃｒなどを含む光吸収量制御層（反射層に相当する）と、Ｓｉ３Ｎｘ、ＳｉＯｘ、ＺｎＳなどを含む光量制御層を有する相変化光記録媒体が知られている（特許文献３）。
【００１３】
さらにまた、厚い透明基板上に反射層、記録層を順に形成した後、薄いカバーシートを貼り付けた、高ＮＡ対応の記録型光ディスクの特性を改善する試みも提案されている。特許文献４では、表面凹凸を取り除くことを目的として基板と反射層の間に平滑層を挿入している。特許文献５では、反射層の凹凸除去、反射層の剥離防止、反射層の腐食防止を目的として、基板と反射層の間に下地層を挿入している。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−５０７３９号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開平９−１２０５７８号公報
【００１６】
【特許文献３】
特開平１０−２４７３３９号公報
【００１７】
【特許文献４】
特開２００２−１７０２８２号公報
【００１８】
【特許文献５】
特開２００３−３０８９９号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、厚い２枚の透明樹脂基板に挟まれた多層膜内に蓄積された応力や外部環境変化に伴う透明樹脂基板の体積変化による応力に起因する多層膜内でのクラックやピンホール発生を抑制して、記録されたデータを長期間にわたって保存できる信頼性の高い光ディスクを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る相変化光ディスクは、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化光記録層と、前記相変化光記録層上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に設けられた、ビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の一態様に係る相変化光ディスクは、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって結晶状態と非晶質状態を遷移する相変化光記録層と、前記相変化光記録層上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に設けられた、ビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に設けられた第２の透明基板とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の一態様に係る再生専用光ディスクは、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の一態様に係る再生専用光ディスクは、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に設けられた第２の透明基板とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の一態様に係る追記型光ディスクは、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって追記がなされる追記型光記録層と、前記追記型光記録層上に形成された、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた、前記第１の透明基板と実質的に同じ厚さを有する第２の透明基板とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
本発明の一態様に係る追記型光ディスクは、第１の透明基板と、前記第１の透明基板上に設けられた、光の照射によって追記がなされる追記型光記録層と、前記追記型光記録層上に形成された、Ａｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金からなり、前記光を全反射させる反射層と、前記反射層上に形成されたビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるバッファー層と、前記バッファー層上に設けられた接着樹脂層と、前記接着樹脂層上に設けられた第２の透明基板とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
上記した各本発明において、以下の態様がより好ましい。
【００２７】
（１）前記バッファー層の熱膨張係数が２×１０−６／℃以上１０×１０−６／℃以下であること。
【００２８】
（２）前記バッファー層の材料が、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ａｕ、あるいはＳｉとＴｉの合金、ＡｌとＮｉの合金、ＣｕとＭｇの合金、ＰｂとＰｄの合金、ＧｅとＴｅの合金、ＰｄとＳｉの合金、ＳｂとＳｒの合金、及びＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＺｎＳ−Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳ−ＡｌＮ、ＺｎＳ−ＴｉＯ２からなる群より選択されること。
【００２９】
（３）前記バッファー層の材料が、ＺｎＳ−ＳｉＯ２であること。
【００３０】
（４）前記反射層の膜厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であること。
【００３１】
ここで主成分とは、典型的には９０ａｔ％以上を意味する。また光を全反射するために必要な反射層膜厚は３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が適当である。さらにまた、第１及び第２の透明基板について「実質的に同じ厚さ」とは、設定した基板厚みに対して＋０．０１ｍｍ〜−０．０１ｍｍの範囲の誤差を許容するものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３３】
本発明の実施形態における光ディスクは、透明基板側から光が入射されるものであり、反射層に接してバッファー層を有する。
【００３４】
本発明の実施形態における光ディスクは、光照射によって結晶状態と非晶質状態を可逆的に遷移する相変化光記録層を有するいわゆる相変化光ディスク、非可逆的な化学変化を起こす有機色素の追記型光記録層を有する追記型光ディスク、透明基板に形成されたピットとして情報が蓄積されている再生専用光ディスクを含む。
【００３５】
相変化光ディスクは記録層としてたとえばＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅなどの３元系材料が用いられる。本発明の実施形態に係る代表的な相変化光ディスクは、透明基板上に、保護層、相変化光記録層、保護層、反射層、バッファー層をこの順で成膜した構造を有する。透明基板の厚さが０．６ｍｍである場合には、多層膜を成膜した後、紫外線硬化樹脂を塗布し、もう１枚の０．６ｍｍ基板を貼り合わせて光ディスクとする。
【００３６】
反射層はＡｇ、ＡｌおよびＡｕのいずれかを主成分とする合金であることが望ましい。これらの合金は、光学特性および熱特性の点で相変化光ディスクの反射層に適している。また、反射層の熱特性の微調整と耐腐食性のためにも、反射層の合金化が必要である。例えばＡｇにはＰｄ、Ｃｕ、Ｎｂなどを５ａｔ％以下添加することで高熱伝導率を損なうことなくＡｇの耐腐食性を改善することができる。またＡｌにＴｉ、Ｍｏなどを５ａｔ％以下添加することも同様の理由で効果的である。反射層の膜厚は、光学的に全反射となる膜厚が好ましく、３０ｎｍ以上が適当である。但し、Ａｇ合金またはＡｕの場合には５０ｎｍ以上であることがより好ましい。いずれの材料に上記元素を微量添加しても光学的な変化は小さいため、全反射に必要な膜厚は添加元素に因らない。一方で過剰に膜厚を厚くすると内部応力が増加して基板からの剥離を助長するため、また経済的観点からも２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
バッファー層はビッカース硬度Ｈｖが１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上、１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であることが望ましい。相変化記録層は初期化および記録時の昇温によって体積変化を繰り返すため、多層膜全体である程度の機械強度が求められる。バッファー層のビッカース強度が１００ｋｇｆ／ｍｍ２未満では初期化および記録時における相変化記録層の体積変化を抑制できないため好ましくない。一方、バッファー層のビッカース硬度が１５００ｋｇｆ／ｍｍ２より大きいと多層膜に内在する応力を緩和できないため好ましくない。
【００３８】
バッファー層は外部環境変化に伴う樹脂基板の膨張収縮を緩和する機能も有することが望ましい。そのためにはバッファー層の熱膨張係数が２×１０−６／℃以上、１０×１０−６／℃以下であることが望ましい。バッファー層の熱膨張係数が１０×１０−６／℃より大きいと、温度・湿度などの外部環境変化に対する樹脂基板の膨張収縮を多層膜に伝えるため、多層膜にクラックや歪みを生じさせ保存特性を低下させる。バッファー層の熱膨張係数が２×１０−６／℃未満の場合には樹脂基板との収縮差が大きくなりすぎるため樹脂界面から剥離する可能性が生じる。
【００３９】
バッファー層の材料は、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ａｕ、あるいはＳｉとＴｉの合金、ＡｌとＮｉの合金、ＣｕとＭｇの合金、ＰｂとＰｄの合金、ＧｅとＴｅの合金、ＰｄとＳｉの合金、ＳｂとＳｒの合金、及びＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＺｎＳ−Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳ−ＡｌＮ、ＺｎＳ−ＴｉＯ２からなる群より選択することが好ましい。特に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２の複合物が好ましい。
【００４０】
バッファー層は、１０ｎｍ以上の膜厚で上述した効果を発揮するが、１００ｎｍ以上の膜厚でその効果が飽和するため製造コストの観点から１００ｎｍ未満の膜厚が望ましい。また、１０ｎｍ未満の膜厚では連続的な薄膜の形成が困難になり効果が薄れるため好ましくない。膜の連続性やコストを考慮して最大の効果を得るには、バッファー層は２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚を有することが最も望ましい。
【００４１】
バッファー層は、実質的に同じ厚さを持つ２枚の透明基板に挟まれた光ディスクの多層膜に内在する応力や、温度・湿度などの外部環境変化に伴う樹脂基板や接着樹脂層の体積変化による応力を緩和し、多層膜にクラックやピンホールが生じるのを抑制する効果がある。特に、２枚の樹脂基板が多層膜の両側に接しているため、外部環境変化に伴う体積変化は巨大で多層膜に加わる応力も巨大なものとなる。上述したような適度に柔らかい材料をバッファー層とすることで、内部応力による多層膜の収縮や、外部環境変化に伴う樹脂基板の体積変化を受け止めて多層膜でのクラックやピンホールの発生を防ぐことができる。また、バッファー層の熱膨張係数が小さいため、温度変化に伴う体積変化を多層膜に伝えにくくなる。このようなバッファー層の効果により、多層膜でのクラックやピンホールの発生を抑制して、光ディスクとしての保存寿命を飛躍的に向上させることができる。
【００４２】
本発明の他の態様に係る再生専用光ディスクおよび追記型光ディスクにおいても、反射層に接してバッファー層を有する点では上述した相変化光ディスクと同じであり、バッファー層の物性および材料は上記と同様である。
【００４３】
本発明の実施形態に係る光ディスクにおいて、反射層およびバッファー層を含む多層膜は一般的な物理蒸着法で形成することができる。具体的には、ＲＦ／ＤＣスパッタ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などを用いることができ、成膜法は特に限定されない。ＲＦスパッタ法をはじめとする各種薄膜形成法では成膜時のプロセス条件によって膜特性が異なってくる。多層膜全体の内部応力を効果的に緩和するために、バッファー層自体の内部応力を極力小さくするように、スパッタ成膜中の不活性ガス圧を小さくするなどの工夫をすると、さらに大きな効果が得られる。
【００４４】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００４５】
実施例１
図１に本実施例における相変化光ディスクの断面図を示す。図１に示すように、深さ５０ｎｍ、トラックピッチ０．３５μｍのグルーブが形成された０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板１０上に、厚さ１４０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２保護層１１、厚さ５ｎｍのＧｅＮ界面層１２、厚さ１５ｎｍのＧｅ４０Ｓｂ８Ｔｅ５２記録層１３、厚さ５ｎｍのＧｅＮ界面層１４、厚さ１５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２保護層１５、厚さ１００ｎｍのＡｇＰｄＣｕ反射層１６、厚さ３０ｎｍのバッファー層１７の順でスパッタ成膜した。下付きの数字は各元素の割合を示し、その単位はａｔ％である。その後、接着層として紫外線硬化樹脂１８を塗布し、０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板１９を貼り合わせた。
【００４６】
バッファー層の材料として表２に示す２２種類の材料を用いて、それぞれ光ディスクを作製した。バッファー層材料のビッカース硬度および熱膨張係数を表２に示す。また、バッファー層を設けない光ディスクを作製した。
【００４７】
それぞれの光ディスクに表１の条件で記録を行った。このとき、それぞれの光ディスクにおいて記録パワー条件を最適化した。表中、記録パターンを表すＴは最小単位としてのウィンドウ幅を意味し、２Ｔが最密パターンを、９Ｔが最粗パターンをそれぞれ表している。その後、８０℃、湿度９０％、２００時間の条件下で加速試験を行った。
【００４８】
加速劣化前に記録した９Ｔの記録データを再生してＣＮＲ値を測定し、保存寿命（アーカイブ特性）を調べた。加速劣化後に記録した９Ｔの記録データを再生してＣＮＲ値を測定し、加速劣化後の記録特性（シェルフ特性）を調べた。これらの結果を表２に示す。表２及び以降の説明において、化合物の右の括弧内の数字は複合物の混合割合を表し、その単位はａｔ％である。
【００４９】
【表１】
2004280868.tif 000003
【００５０】
【表２】
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【００５１】
バッファー層を用いなかった光ディスクと、バッファー層材料としてビッカース硬度が２５５０ｋｇｆ／ｍｍ２であるＳｉＣを用いた光ディスクは、加速劣化後のアーカイブ特性およびシェルフ特性が低い。これらの光ディスクの再生信号波形には、欠陥に起因すると思われる無数のノイズが観測され、これがＣＮＲ低下の直接の原因と考えられる。これに対して、バッファー層材料として、ビッカース硬度が１００ｋｇｆ／ｍｍ２以上１５００ｋｇｆ／ｍｍ２以下の範囲にあるＡｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｉ８６Ｔｉ１４、Ａｌ９７Ｎｉ３、Ｃｕ７８Ｍｇ２２、Ｐｂ６７Ｐｄ３３、Ｇｅ５０Ｔｅ５０、Ｐｄ８４Ｓｉ１６、Ｓｂ９５Ｓｒ５、ＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＺｎＳ−Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳ−ＡｌＮ、ＺｎＳ−ＴｉＯ２を用いた光ディスクは、アーカイブ特性およびシェルフ特性とも５３ｄＢ以上の良好な値を示した。但しＺｎＳとＳｉＯ２の原子数比が４０：６０の場合は硬度が１５００ｋｇｆ／ｍｍ２を越えてアーカイブ特性、シェルフ特性とも低い値を示している。このことからＳｉＯ２に対するＺｎＳの原子数比は少なくとも２／３より大きい必要がある。同様にＺｎＳとＳｉ３Ｎ４の原子数比が５０：５０の場合も硬度が１５００ｋｇｆ／ｍｍ２を越えてアーカイブ特性、シェルフ特性とも低い値を示している。このことからＳｉ３Ｎ４に対するＺｎＳの原子数比は１より大きい必要がある。
【００５２】
さらに、バッファー層材料として、熱膨張係数が２×１０−６／℃以上１０×１０−６／℃以下の範囲にあるＺｎ、Ｓｉ８６Ｔｉ１４、Ａｌ９７Ｎｉ３、Ｃｕ７８Ｍｇ２２、ＺｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＺｎＳ−Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳ−ＡｌＮ、ＺｎＳ−ＴｉＯ２を用いた光ディスクは、アーカイブ特性およびシェルフ特性とも５６ｄＢ以上の非常に良好な結果を示した。
【００５３】
以上のように、表２に示される材料からなるバッファー層を用いることで、光ディスクの多層膜でのクラックやピンホールの発生を緩和し、光ディスクの劣化を抑制できることが証明された。
【００５４】
実施例２
反射層として厚さ１００ｎｍのＡｇＰｄＣｕの代わりに厚さ１００ｎｍのＡｕを用い、バッファー層材料としてビッカース硬度が１０４８ｋｇｆ／ｍｍ２であるＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ２（２０）を用いた。ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ２（２０）バッファー層の膜厚を０〜１４０ｎｍの範囲で変化させて、図１に示す構造を有する８種類の光ディスクを作製した。
【００５５】
これらの光ディスクにおいて、加速試験前にランドで測定した９Ｔ−ＣＮＲは約５７ｄＢであった。これらの光ディスクに対して、実施例１と同じ条件で加速試験を施した後、ランドで９Ｔ−ＣＮＲを測定し、アーカイブ特性およびシェルフ特性を調べた。図２に、アーカイブ特性およびシェルフ特性のバッファー層膜厚依存性を示す。
【００５６】
図２に示されるように、ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ２（２０）のバッファー層を用いた場合、バッファー層の膜厚が１０ｎｍ以上でアーカイブ特性およびシェルフ特性ともに５６ｄＢ以上の良好な値を示した。一方、バッファー層の膜厚が１０ｎｍ未満ではアーカイブ特性およびシェルフ特性ともに５０ｄＢ以下に低下している。１０ｎｍ未満の極薄膜の場合は平面内で連続的な膜が形成されないためにバッファー層としての効果が得られない。なお、コストなどを考慮すると、バッファー層の膜厚を２０ｎｍ前後にすることが最も効果的である。
【００５７】
実施例３
図３に本実施例における追記型光ディスクの断面図を示す。図３に示すように、０．６ｍｍのポリカーボネート基板２０上に、シアニン系色素記録層２１を塗布法により形成した。その上に、厚さ１００ｎｍのＡｌＴｉ反射層２２、厚さ３０ｎｍのＺｎＳ（８０）−ＴｉＯ２（２０）バッファー層２３をスパッタ成膜した。その後、ＵＶ硬化樹脂層２４を介して０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板２５を貼り合わせた。
【００５８】
実施例１と同じ条件で加速試験を行った後、アーカイブ特性およびシェルフ特性を調べた。その結果、加速試験前の９Ｔ−ＣＮＲ５２ｄＢに対して、加速試験後もアーカイブ特性およびシェルフ特性とも５２ｄＢが得られ、ほとんど劣化が認められなかった。このように本発明によるバッファー層を用いることで追記型光ディスクでも効果が得られた。
【００５９】
実施例４
図４に本実施例における再生専用光ディスクの断面図を示す。図４に示すように、情報ピット３０Ａ、３０Ｂを形成した０．６ｍｍのポリカーボネート基板３０上に、ＡｌＭｏ反射層３１を１００ｎｍ、ＺｎＳ（８０）−Ｓｉ３Ｎ４（２０）バッファー層３２を５０ｎｍスパッタ成膜した後、ＵＶ硬化樹脂層３３を介して０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板３４を貼り合わせた。
【００６０】
実施例１と同じ条件で加速試験を行った後、アーカイブ特性を調べた。その結果、加速試験前の９Ｔ−ＣＮＲ５３ｄＢに対して、加速試験後もアーカイブ特性５３ｄＢが得られ、ほとんど劣化が認められなかった。このように本発明によるバッファー層を用いることで再生専用光ディスクでも効果が得られた。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、膜内に蓄積された応力や外部環境変化に伴う樹脂基板の体積変化による応力に起因する膜内でのクラックやピンホールの発生を抑制して、記録されたデータを長期間にわたって保存できる信頼性の高い光ディスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における相変化光ディスクの断面図。
【図２】実施例２における光ディスクの加速試験後のアーカイブ特性およびシェルフ特性を示す図。
【図３】実施例３における追記型光ディスクの断面図。
【図４】実施例４における再生専用光ディスクの断面図。
【符号の説明】
１０…ポリカーボネート基板、１１…ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ２（２０）保護層、１２…ＧｅＮ界面層、１３…Ｇｅ４０Ｓｂ８Ｔｅ５２記録層、１４…ＧｅＮ界面層、１５…ＺｎＳ（８０）−ＳｉＯ２（２０）保護層、１６…ＡｇＰｄＣｕ反射層、１７…バッファー層、１８…紫外線硬化樹脂層、１９…ポリカーボネート基板、２０…ポリカーボネート基板、２１…シアニン系色素記録層、２２…ＡｌＴｉ反射層、２３…ＺｎＳ（５０）−ＴｉＯ２（５０）バッファー層、２４…紫外線硬化樹脂層、２５…ポリカーボネート基板、３０…ポリカーボネート基板、３１…ＡｌＭｏ反射層、３２…ＺｎＳ（８０）−Ｓｉ３Ｎ４（２０）バッファー層、３３…紫外線硬化樹脂層、３４…ポリカーボネート基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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