專利名稱：信息記錄載體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在與信息記錄載體進行相對運動來讀出信息的重放裝置中使用的信息記錄載體，特別涉及通過光學部件來進行記錄和/或重放的信息記錄載體。
目前，有與信息記錄載體進行相對運動來讀出信息的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中使用盤狀、卡片狀、帶狀的信息記錄載體。其中，通過盤狀的信息記錄載體、特別是光學部件來進行記錄和/或重放的系統(tǒng)正不斷深入到日常生活中。例如，作為利用波長650nm光的重放專用型信息記錄載體，已知預先記錄圖像信息的視頻DVD、預先記錄程序的DVD-ROM、預先記錄音樂信息的音頻DVD、SACD等。此外，作為利用色素的可再寫性記錄、重放型信息記錄載體，有DVD-R，作為利用相變化記錄、重放的載體，有DVD-RAM、DVD-R，作為利用光磁的記錄、重放型信息記錄載體，有ASMO、iD、GIGAMO。
此外，為了提高記錄密度，多年來不斷地進行了縮短激光波長的研究。記錄密度由光學系統(tǒng)的MTF(空間頻率)來決定，即用λ/4NA(λ重放波長，NA物鏡的數(shù)值孔徑)這樣的關系來表示。就是說，由于重放界限的峰值長度(或標記長度)為λ/4NA，所以為了使記錄密度增加，就必須減小λ，并增大NA。
近年來發(fā)明的氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件(例如日本專利2778405號公報)因在λ=405nm附近發(fā)光而成為大幅度提高記錄密度的重要的發(fā)光元件。此外，與該附近波長對應的物鏡的設計也在進行著，特別是正在開發(fā)使NA達到0.7以上的物鏡。
通過這樣減小λ，推進開發(fā)使NA達到0.7以上的信息記錄載體重放裝置，并組合這些技術，可以期待開發(fā)出遠遠超過目前的DVD記錄容量的光盤。
此外，隨著增大NA，也在同時推進使透過光的透過層的厚度變薄，減少信息記錄載體傾斜時的像差的研究。
本發(fā)明人實際試制了λ=約405nm(氮化鎵系化合物半導體發(fā)光元件)、NA=0.7以上的重放裝置。此外，也試制了進行高密度記錄、同時減小透過光的透過層的厚度的信息記錄載體。然后，將它們進行組合并實際嘗試重放時，判明在重放信號中噪聲多。由此可知，該噪聲比從DVD等中λ=650nm的重放中的預想量大，信息記錄載體中已可以記錄高密度信號，重放信號的S/N惡化，信號質量顯著惡化。而且，由于該噪聲，不能達到預想的DVD記錄密度，所以用減低記錄密度來緩解噪聲問題。
另一方面，例如，如果將2.5小時的高清晰度圖像進行MPEG壓縮，則必須有20～25GB的記錄容量。在CD和DVD等中采用的全世界普及的直徑尺寸120mm的盤中，如果要具有上述的記錄容量，則不允許減小記錄密度。
因此，在本發(fā)明人調查噪聲的發(fā)生原因時，發(fā)現(xiàn)了其原因。圖5表示現(xiàn)有的信息記錄載體10的結構剖面模式圖。信息記錄載體10由基體1、記錄層2、樹脂層4組成。而且，樹脂層4對應于高NA而被設計得薄(例如，厚度為0.080～0.120mm)，記錄和/或重放中使用的光從此入射。
另一方面，由于記錄層2成膜在薄而軟的樹脂層4上后產生變形，所以被成膜在基體1(例如，厚度0.3～2.0mm)上。因此，與記錄層2連接的基體表面1A成為成膜的起點，具有規(guī)定厚度的表面2A成為成膜的終點。
即，記錄和/或重放中使用的光經樹脂層4被入射到記錄層表面2A。然后，使整個記錄層2發(fā)揮規(guī)定的功能(光吸收記錄或光反射重放)，經樹脂層4而返回到拾取器(圖中未示出)。記錄層表面2A粗糙，既然采用這樣的結構，記錄層表面2A的表面粗糙度就原封不動地作為噪聲被疊加在信號上。這樣，噪聲的主要原因是記錄層表面2A。因此，該粗糙度隨著因重放拾取器的λ、NA產生的光點直徑縮小而被增大至不能忽視的地步(從重放光點直徑來看，粗糙度相對粗大)。因此，該粗糙度成為記錄容量不能如預想那樣提高的原因。因此，在信息記錄載體側尋求記錄層2的改善，但對于將記錄層表面2A的表面粗糙度設定為什么程度的值合適的問題，正在尋求設計方針。
本發(fā)明是解決上述問題的信息記錄載體，其具有以下結構。
提供一種信息記錄載體，通過光學部件來讀取，其特征在于至少由基體、記錄層、樹脂層組成，與所述樹脂層相接的所述記錄層的平面的表面粗糙度Rσ為5nm以下。
此外，根據(jù)第1方面所述的信息記錄載體，其特征在于，所述基體與所述記錄層連接，并且在所述基體平面上形成微細圖形。
再有，根據(jù)第1方面至第2方面所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層具有高反射材料。
再有，根據(jù)第1方面至第2方面所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層具有色素材料。
再有，根據(jù)第1方面至第2方面所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層具有相變化材料。
再有，根據(jù)第1方面至第2方面所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層具有光磁材料。


圖1是本發(fā)明的信息記錄載體的一實施例的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的信息記錄載體的另一實施例的剖面圖。
圖3是本發(fā)明的信息記錄載體重放裝置的一實施例的方框圖。
圖4是信息記錄載體的記錄層平面的表面粗糙度Rσ和C/N之間關系的圖。
圖5是現(xiàn)有技術的信息記錄載體的剖面圖。
以下，參照附圖來說明本發(fā)明。將本發(fā)明的信息記錄載體100假設為光學系統(tǒng)為激光的波長λ=370～430nm附近(例如，405nm附近)、物鏡的數(shù)值孔徑NA=0.7～0.9，特別是以激光本身的噪聲成分在RIN=-115～-135dB/Hz的范圍為前提。這里，RIN指公知的激光噪聲基準，即相對強度噪聲。
圖1表示本發(fā)明的信息記錄載體100的最基本結構的剖面圖。本發(fā)明的信息記錄載體100至少由基體1、記錄層20、樹脂層4組成。其中，基體1由合成樹脂、陶瓷、金屬的其中之一構成。作為合成樹脂的代表例，適于使用聚碳酸酯或聚甲基合成樹脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯·聚苯乙烯共聚物、聚乙烯氯化物、脂環(huán)聚烯、聚甲基戊烯等各種可熱固性樹脂或熱固化樹脂、各種放射線固化樹脂(包括紫外線固化樹脂、可見光固化樹脂的例子)。再有，也可以是將它們配以金屬粉末或陶瓷粉末等的合成樹脂。此外，作為陶瓷的代表例，可以使用鈉鈣玻璃、鈉鋁硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃等。再有，基體1的厚度可以為0.3～3mm，優(yōu)選為0.6～2mm。
此外，記錄層20在信息記錄載體是重放專用信息記錄載體的情況下為高反射率記錄材料，而在是記錄·重放型信息記錄載體的情況下，根據(jù)記錄或重放原理，從色素材料、相變化材料、光磁材料中選用。其厚度最好采用20～200nm。
高反射率記錄材料可以使用在重放波長λ中反射率為70％以上、希望為80％以上的材料，例如可以從鋁、銀、硅、鈦、鉻、鎳、鉭、鉬、鐵、金、銅等金屬或其合金(合金包括氧化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物的例子)中選擇使用。特別是最好使用鋁和銀的合金。
此外，作為色素記錄用的記錄材料的具體例，可以使用花青色素、酞花青色素、萘酞花青色素、偶氮色素、萘醌色素、俘精酸酐(fulgide)色素、聚甲基色素、吖啶色素等。
此外，作為相變化記錄的記錄材料，可以使用銦、銻、碲、硒、鍺、鉍、釩、鎵、鉑、金、銀、銅、錫、砷等的合金(合金包括氧化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物的例子)，特別是最好使用GeSbTe、AglnSbTe、CuAlTeSb等。也可以使用銦合金和碲合金的層疊膜作為記錄層20。
此外，作為光磁記錄材料，可以使用鋱、鈷、鐵、釓、鉻、釹、鏑、鉍、鈀、釤、鈥、鐠、錳、鈦、鉺、銦、錫等的合金(合金包括氧化物、氮化物、碳化物、硫化物、氟化物的例子)，最好是以TbFeCo、GdFeCo、DyFeCo等為代表的過渡金屬和希土類的合金來構成。而且，也可以使用鈷和鉑的交替層疊膜作為記錄層20。
再有，在這些記錄層20中，按照提高重放輸出、提高可改寫次數(shù)、提高保存穩(wěn)定性等目的，也可以兼用并層疊輔助膜例如硅、鉭、鋅、鎂、鈣、鋁、鉻、鋯等的合金(包括氧化物、氮化物、碳化物)和高反射膜(鋁、金、銀等)。
而且，本發(fā)明的主要方面是使與這樣的記錄層20的樹脂層4連接的平面20A的表面粗糙度達到規(guī)定的值以下。具體地說，Rσ=5nm以下，更好是Rσ=2nm以下。這里，將Rσ稱為‘均方根粗糙度’，是在澳大利亞規(guī)格AS1965-1977中定義的規(guī)格。表面粗糙度有各種定義方法，但其粗糙度表現(xiàn)方法與可以重放光學的相位差的信息記錄載體的重放原理有公用性，將平面20A平均化并看成噪聲是最適合的方法。因此，本發(fā)明人確認該Rσ與信息記錄載體的噪聲輸出非常相關之后而采用該Rσ。再有，該定義的細節(jié)可見JIS-B0601-1982的第18頁上的說明。
另一方面，樹脂層4可以使用熱固化樹脂、各種放射線固化樹脂(包括紫外線固化樹脂、可見光固化樹脂)、電子射線固化樹脂、濕固化樹脂、多種液體混合固化樹脂、熱塑性樹脂等?？紤]到上述光學系統(tǒng)參數(shù)，該樹脂層4的厚度在0.080～0.120mm的范圍內，信息記錄載體10的單面中的偏差最大為±0.003mm，優(yōu)選為±0.002mm以下。而且，最好在±0.001mm以下。再有，樹脂層4的光學特性選擇在重放光或記錄光的波長λ中透過率為60％、更好為80％以上的材料。此外，在重放光或記錄光的波長λ中的雙折射為±20nm以下、更好為±15nm以下。再有，這些樹脂層4相對于記錄層20通過熔接或粘接來形成。為了達到這個目的，樹脂層4也可以是2層以上的多層疊層。
以上，用圖1說明了本發(fā)明的信息記錄載體10。本發(fā)明的信息記錄載體至少由具有基體1和樹脂層4連接的平面20A的記錄層20、樹脂層4組成。其特征在于使該平面20A的表面粗糙度在規(guī)定值以下、即Rσ=5nm以下。通常，不考慮這樣的粗糙度來成膜記錄層20，但通過選擇有這樣值的材料和成膜條件，可實現(xiàn)本發(fā)明。例如，在重放專用型信息記錄載體的情況下，以往可以使用鋁，但在鋁中添加微量元素，通過合金來抑制顆粒的粗大，可以使表面粗糙度達到規(guī)定值的范圍。
作為該信息記錄載體10的應用如圖2所示，在與基體1的記錄層20連接的平面20A上也可以形成微細圖形P。微細圖形P是直線或同心圓狀或螺旋狀形成軌跡圖形，宏觀地觀察是連續(xù)的溝，微觀地觀察是一個或也可以是多個組合的斷續(xù)的坑。其尺寸是溝寬度或坑寬度例如為0.05～1.0μm。
此外，圖中未示出，但準備2片圖1或圖2結構的信息記錄載體100，相互對置、粘結在基體1之間就可以。此外，在圖1或圖2結構的信息記錄載體100的樹脂層4上，也可以再各設置重疊一層記錄層20和樹脂層4。這樣的話，可以將信息記錄載體10的容量約增加到2倍。
下面，說明本發(fā)明的信息記錄載體的具體結構和其重放操作。圖3是本發(fā)明的信息記錄載體重放裝置200的示意例示圖。即，作為安裝了上述結構的信息記錄載體100的信息記錄載體重放裝置200，具有將被記錄的信息進行重放的重放部件。具體地說，該重放部件至少由光拾取器50、電機51、伺服機構52、轉盤53、解調器54、接口(I/F)55、控制器60組成。
其中，光拾取器50至少由以λ=370～430nm之間的單一波長發(fā)光、并且?guī)в蠷IN=-115～-135dB/Hz的噪聲成分的激光，以及數(shù)值孔徑NA=0.7～0.9的物鏡構成，由此形成聚束重放光。然后，光拾取器50還內置光拾取器(光檢測器)，可以接收來自信息記錄載體100的反射光。
下面說明圖3的信息記錄載體重放裝置200的基本結構和操作。光拾取器50將聚束光束70聚焦在信息記錄載體100的信息記錄面11上，接收該反射光并讀取記錄信號送至解調器54。此外，將基于反射光的聚焦誤差信號、跟蹤信號送至伺服機構52。然后，伺服機構52根據(jù)控制器60的控制來生成聚焦伺服信號、跟蹤伺服信號，送至光拾取器50。另一方面，從伺服機構52還生成旋轉伺服信號并送至電機51。再有，電機51被連接到轉盤53，將轉盤53與信息記錄載體100的中心孔H嵌入連接。電機51通過轉盤53來支撐信息記錄載體100，并進行用于重放的相對運動。
然后，解調器54對記錄信號進行解調，根據(jù)需要進行糾錯，并將所得到的數(shù)據(jù)流送至接口(I/F)55。然后，根據(jù)控制器60的控制，將信號送出到外部。該信號輸出也可以連接到圖中未示出的外部輸出端子、圖中未示出的顯示裝置、揚聲器裝置、或直接連接到打印裝置上。
該信息記錄載體重放裝置200被這樣設計安裝有信息記錄載體100，具有以λ=370～430nm之間的單一波長發(fā)光、并且?guī)в蠷IN=-115～-135dB/Hz的噪聲成分的激光器，適合通過數(shù)值孔徑NA=0.7～0.9的物鏡來生成重放光，所以可以使信息記錄載體100良好地進行重放。再有，轉盤53與信息記錄載體100的中心孔H嵌入連接，這些連接也可以固定連接，也可以是自由裝卸的半固定連接。
下面以信息記錄載體100的試制例為依據(jù)來進一步說明本發(fā)明的內容。(實施例)作為重放專用型信息記錄載體，準備圖2結構的直徑120mm的盤狀信息記錄載體100。在基體1上使用1.1mm厚度的可熱塑性樹脂的聚碳酸酯，在其表面上形成微細圖形P，坑長度220nm的單一頻率信號(坑)被記錄成螺旋狀。然后在微細圖形P上用濺射法形成記錄層20的膜。然后，使用原子間力顯微鏡來測定記錄層20表面20A的表面粗糙度Rσ(但是，除去與微細圖形P對應的部分)。接著，作為樹脂層4，準備可熱塑性數(shù)值的聚碳酸酯片和紫外線固化樹脂。將記錄層表面20A和聚碳酸酯通過紫外線固化樹脂來重疊并被紫外線固化，完成信息記錄載體100。
改變記錄層20的材料、并且對在λ中反射率80％以上的各種金屬進行該操作，制備多個信息記錄載體100的樣本。
接著，制備至少由按λ=405nm發(fā)光、并且具有RIN=-115dB/Hz的噪聲成分的激光器，以及數(shù)值孔徑NA為0.7的物鏡構成的拾取器50的信息記錄載體重放裝置200。然后，將信息記錄載體100安裝在該重放裝置200上，形成圖3的狀態(tài)。然后，使信息記錄載體100旋轉，嘗試微細圖形P的信號重放。接著，使用析像帶寬設定為30kHz的頻譜分析器對該重放信號測定C/N(載波與噪聲之比)。
圖4表示各樣本的記錄層平面20A表面粗糙度Rσ和C/N的關系。如圖所示，表面粗糙度Rσ和C/N是強相關，用冪函數(shù)來表示。即，表面粗糙度Rσ小的區(qū)域中可得到充分的C/N，但如果超過某個值、Rσ為5nm附近，則有C/N急劇惡化的傾向。在C/N為40dB時實際上不能提取信號，由于45dB以上為期望值，即使從這個意義上來看，Rσ必須至少在5nm以下。
下面示出基于這種傾向，對信息記錄載體100進行部分修正的實施例。(實施例1)作為信息記錄載體100的微細圖形P，使用將D8-15調制記錄成螺旋狀的微細圖形(記載于特愿2000-20171號)。該調制信號由3T～11T的整數(shù)倍長度的信號組成，其中，最短坑的3T的長度為220nm。此外，螺旋軌跡的間隔為341nm。這些物理尺寸在直徑120mm盤下具有20GB的記錄容量。此外，記錄層20使用鋁合金的A6061，在氬氣體中進行濺射，形成膜厚45nm的記錄層20。此時，平面20A的表面粗糙度Rσ為0.95nm(但是，除去與微細圖形P對應的凹凸部分)。
將該信息記錄載體100安裝在信息記錄載體重放裝置200中嘗試重放時，可輸出11T調制比為79％、3T調制比為23％的信號。將該信號用于特愿平11-291634號所述的誤差選擇型均衡放大器、以及特愿平11-155673號所述的維特比解碼器進行解碼時，可穩(wěn)定地輸出差錯率為5×10-5低差錯率的信號。
此外，在使信息記錄載體100傾斜，測定系統(tǒng)破壞的角度(傾斜范圍)時，半徑方向是±0.6度的允許度，切線方向是±0.5度的冗余度。即使考慮到信息記錄載體100和轉盤53的制造偏差、使用環(huán)境中的翹曲發(fā)生，仍然具有充分的裕度。(比較例1)除了使記錄層20為90nm的純鋁以外，形成與實施例1相同的結構要素。再有，平面20A的表面粗糙度Rσ為5.5nm(但是，除去與微細圖形P對應的凹凸的部分)。
重放信號時差錯率高達3.5×10-4的信號，還可觀測到解碼被時常切斷的現(xiàn)象。因此，實際上沒有達到作為系統(tǒng)工作的水平。如果試著使信息記錄載體100傾斜，那么即使稍稍傾斜，差錯率就會急劇地增加。
以上，說明了本發(fā)明的實施例。除此以外，根據(jù)本發(fā)明的宗旨，可以有各種變形。此外，說明中記述的結構要素在不妨礙發(fā)明內容的范圍中也可以相互替代。例如，在上述說明中，使信息記錄載體100為盤狀，但并不限于此，也可以是卡片狀、帶狀。而且，信息記錄載體100也可以被安裝在盒式磁盤內部。此外，在盤狀的情況下，其尺寸不限于直徑120mm，可以取直徑40～300mm的各種尺寸，直徑也可以是51、65、80、88、130、200、300mm。
此外，微細圖形P上記錄的信號不限于D8-15調制，也可以采用所謂的(d、k)編碼的各種調制信號。此外，可以是固定長度編碼，也可以使用可變長度編碼。此外，使標記邊緣記錄、標記位置記錄同時發(fā)揮效力。特別作為標記邊緣記錄，可以使用固定長度編碼之一的(2.10)RLL調制(例如，8/16調制、8/17調制)，而作為標記邊緣記錄，可使用可變長度編碼的(2.7)調制和(1.7)調制。
如以上詳述，通過使信息記錄載體的記錄層平面的表面粗糙度Rσ在5nm以下，可以抑制重放信號的噪聲，并且在與以往同等尺寸的信息記錄載體上可記錄20～25GB以上的信息，可以實現(xiàn)信息記錄載體的高密度。
權利要求
1．一種通過光學部件被讀取的信息記錄載體，其特征在于至少由基體、記錄層、樹脂層組成，與所述樹脂層連接的所述記錄層的平面的表面粗糙度Rσ為5nm以下。
2．如權利要求1所述的信息記錄載體，其特征在于，所述基體與所述記錄層連接，并且在所述基體平面上形成微細圖形。
3．如權利要求1或權利要求2所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層有高反射材料。
4．如權利要求1或權利要求2所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層有色素材料。
5．如權利要求1或權利要求2所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層有相變化材料。
6．如權利要求1或權利要求2所述的信息記錄載體，其特征在于，所述記錄層有光磁材料。
全文摘要
提供抑制重放信號的噪聲并且可以達到高記錄密度的信息記錄載體。作為通過光學部件被讀取的信息記錄載體,至少由基體、記錄層、樹脂層組成,其特征在于,與所述樹脂層連接的所述記錄層的平面的表面粗糙度Rσ為5nm以下。
文檔編號G11B7/00GK1324073SQ0111044
公開日2001年11月28日 申請日期2001年4月10日 優(yōu)先權日2000年5月11日
發(fā)明者近藤哲也 申請人:日本勝利株式會社