专利名称：光盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以高密度(超分辨率)地光学记录和重放信息信号的光盘，特别涉及在透明的光盘基板上顺序以层叠方式涂敷重放掩模层、记录掩模层、记录层的光盘。
一般地，作为可以记录和重放大量信息信号并且存取时间也短的记录重放介质的光盘是众所周知的，但伴随着信息化社会的数字化发展，当然期望使用光盘进行更高密度的记录重放(超分辨率记录重放)。再有，在以下说明中的记录重放意指记录信息信号、重放信息信号、和一边记录一边重放信息信号。而且，作为利用光盘以光学方法高密度记录重放信息信号的方法，例如提出过以下的方法。
就是说，作为该方法有(a)缩短用于记录重放的激光波长、(b)增大聚焦在光盘上的透镜的NA(开口数)、(c)使记录信息信号的记录层为多层、(d)改变记录激光的波长以进行多重记录、(e)形成掩模层以实质性地减小激光的光点径等方法。在这些方法中，形成掩模层以实质性地减小激光的光点径的方法披露于例如特开平5-12673号公报、特开平5-12715号公报、特开平5-28498号公报、特开平5-28535号公报、特开平5-73961号公报、特开平5-234126号公报及特开平8-315419号等公报中。
图10是表示现有技术光盘的放大剖面图；图11是表示在现有技术的光盘中掩模层的温度与光透过率关系的图；图12是在现有技术的光盘中射入掩模层的光的强度分布与透过该掩模层的光的强度分布的模式图，(a)表示光盘旋转方向的光强度分布图，(b)表示光盘半径方向的光强度分布图13是表示在现有技术的光盘中，射入掩模层的激光的光点径与吸收光后温度上升并且透过率提高的掩模层的光点径之间关系的图。
带有上述掩模层的现有技术光盘D5例如按图10所示那样形成，在圆盘状的透明光盘基板(以下称为透明基板)2上，通过顺序以层叠方式涂敷掩模层4、记录层6和保护层8来形成。而且，该掩模层4是这样的掩模层，在不从透明基板2侧照射激光L时或来自透明基板2侧的激光L的光强度弱时透过率变小，另一方面，如果来自透明基板2侧的激光L的光强度变强，那么该掩模层4利用吸收光后温度上升产生的化学变化，如图11所示，光透过率上升，如图13所示，透过掩模层4的点径实质性地变小。
就是说，在图12(a)、(b)所示的激光L的光强度分布特性中，相对于入射到掩模层4的光强度分布来说，透过掩模层4的光强度分布变窄，利用该作用，可以记录重放小的信息坑(pit)。在利用该作用时，在光盘表面上显现的激光的光点状态如图13所示。此时，图12(a)所示的状态与图13中的下述B点的旋转方向的状态对应，另一方面，图12(b)所示的状态与图13中B点的半径方向的状态对应。
如图13所示，如果一边使光盘按箭头方向旋转，一边连续点状地照射一定强度的激光，那么光盘上的例如B点就被从圆形光点10的A点至B点进行光强度积分的光照射。利用从吸收该光所转换的热中扣除因热传导和辐射而损失后的热量，使温度上升，掩模层的透过率提高。因此，在光点10内透过率上升的部分在所谓的光盘旋转方向上，就变为点径的后面部分(尾流侧)，激光的光点径实质上缩小了。
在图13中，光点10内斜线所示的区域C的部分表示透过掩模层的掩模透过光点，除去该区域C所剩余的区域D表示未透过掩模层的光点。这样，通过形成掩模层，激光的光点径实质上变小，可以进行高密度光盘的记录重放。
但是，在形成掩模层4的现有技术的光盘D5中，例如在特开平5-73961号公报中披露了在掩模层中使用In，可以设定重放时不造成记录信息破坏的温度范围。但是，在重放时掩模效果达到最佳在重放时的照射光强度(重放功率)下，要无破坏作用地重放在光盘中记录的记录信息还取决于掩模层的材料和记录层的材料特性，因而实际上未必一定好，存在记录信息在重放时会被破坏等问题。此外，还有记录信息未必被完全破坏、但在反复重放过程中重放输出缓慢衰减的情况。而且，在记录层的记录材料中使用AgInSbTe的实验中，不能使用In。
此外，在特开平5-234136号公报中论述了相对于照射光的强度，具有两个以上的非线性透过特性或反射特性，相对于信息信号记录时使用的强照射光的点径规定，和相对于信息信号重放时使用的弱照射光的点径规定。激光的记录时照射光强度和重放时照射光强度还取决于记录层的记录材料特性，但也有约10倍的不同。例如，在作为相变记录材料的AgInSbTe系材料中，记录时照射光强度为约12mw，重放时照射光强度为约0．7mw。在作为相同的相变记录材料的TeGeSb系中，记录时照射光强度为约15mw，重放时照射光强度为约1mw。于是，在激光的记录时照射光强度和重放时照射光强度有大的不同时，如果使记录时掩模效果充分，那么重放时因掩模材料产生的光的衰减过大，不能获得充分的重放输出。特别是在透明基板上将形成掩模层的掩模材料涂敷在光的入射侧，在用一般光盘检测方法检测反射光的方式时，由于在入射时和反射时都使进入掩模层的光衰减，所以不利于实用。
此外，在特开平8-315419号公报中，披露了在掩模层和记录层中间形成阻热层以便记录层的热不影响掩模层，最好用难以进行热传递的树脂膜作为阻热层。而且，在上述同一公报中，披露了利用在掩模层中使用相反光变色的相反光变色层减少因热产生的效应，但根据本发明人的实验，未发生这样的情况。在本发明人的实验中，在通过掩模层的光所产生的热条件下，记录信息被破坏的问题较为严重。
因此，在形成掩模层的光盘中，激光的点径实际上变小，尽管可以高密度地记录重放信息信号，但上述各公报中存在以下所说明的两个问题。
首先，第一个问题是，在有掩模层的光盘重放时，按重放时掩模效果最佳的重放照射光强度，在无破坏作用地重放光盘中记录的记录信息时，在作为记录材料使用可写的相变材料的情况下，如果提高重放时照射光强度，那么在非结晶状态中记录的记录信息缓慢地结晶，使记录信息被破坏。
其次，第二个问题是，由于记录时照射光强度比重放时照射强度大，所以如果重放时加大掩模效果，那么记录时就会几乎没有掩模效果。相反，如果记录时加大掩模效果，那么重放时掩模透过率小，几乎不能获得重放输出。
因此，在光盘的重放时掩模效果加大，并且，在记录时也必须有掩模效果。
本发明是鉴于上述课题而提出的方案，本发明的第一方案是提供一种光盘，在透明的光盘基板上，顺序以层叠方式涂敷在激光照射光强度变强时温度就升高、且光透过率也提高的掩模层和记录重放信息信号的记录层，从所述透明的光盘基板侧照射的所述激光的光点径透过所述掩模层，变为实际上缩小的光点径入射所述记录层，其特征在于，所述掩模层由涂敷在所述光盘基板上的重放掩模层和在涂敷在该重放掩模层上的记录掩模层构成。
此外，在上述发明的第一方案的光盘中，具有以下特征，所述重放掩模层在所述激光在重放时的照射强度下产生掩模效果，所述记录掩模层在所述激光的记录时照射强度下产生掩模效果，另一方面，在所述激光在重放时的照射强度下使光衰减。
此外，在上述发明的第一方案的光盘中，具有以下特征，所述记录掩模层对重放时的照射光的光透过率达到30％～70％。
本发明的第二方案提供一种光盘，在透明的光盘基板上，顺序以层叠方式涂敷在当激光照射光强度变强时温度就升高且光透过率也提高的掩模层和记录重放信息信号的记录层，从所述透明的光盘基板侧照射的所述激光的光点径透过所述掩模层，变为实际上缩小的光点径入射所述记录层，其特征在于，所述掩模层将在所述激光在重放时的照射强度下产生掩模效果的重放掩模材料和在所述激光的记录时照射强度下产生掩模效果的记录掩模材料混合在同一层内，并涂敷在所述透明的光盘基板上。
图1是表示本发明第一实施例的光盘的放大剖面图。
图2是表示使本发明第一实施例的光盘部分变形的变形例的放大剖面图。
图3是表示在本发明的第一实施例的光盘中用于重放掩模层的重放掩模材料的图。
图4是表示在本发明的第一实施例的光盘中用于记录掩模层的记录掩模材料的图。
图5是表示在本发明的第一实施例的光盘中重放掩模层的照射光强度与透过率关系的图。
图6是表示在本发明的第一实施例的光盘中层叠重放掩模层和记录掩模层情况下，照射光强度与透过率关系的图。
图7是表示本发明的第一实施例的光盘被用于记录重放光学系统装置的结构图。
图8是表示本发明第二实施例的光盘的放大剖面图。
图9是表示使本发明第二实施例的光盘部分变形的变形例的放大剖面图。
图10是表示现有技术的光盘的放大剖面图。
图11是表示在现有技术的光盘中掩模层的温度与光透过率关系的图。
图12是在现有技术的光盘中射入掩模层的光的强度分布与透过该掩模层的光的强度分布的模式图。
图13是表示在现有技术的光盘中射入掩模层的激光的光点径和吸收光后透过温度上升且透过率上升的掩模层的光点径关系的图。
下面，参照图1至图9以<第一实施例>、<第二实施例>的顺序详细说明本发明的光盘的实施例。
再有，在说明的便利上，对于与前面现有技术例中所示结构部件相同的结构部件用相同的符号进行说明。<第一实施例>
图1是表示本发明第一实施例的光盘的放大剖面图；图2是表示使本发明第一实施例的光盘部分变形的变形例的放大剖面图；图3是表示在本发明第一实施例的光盘中重放掩模层的重放掩模材料的图；图4是表示在本发明第一实施例的光盘中记录掩模层的记录掩模材料的图；图5是表示在本发明第一实施例的光盘中重放掩模层的照射光强度与透过率关系的图；图6是表示在本发明第一实施例的光盘中层叠重放掩模层和记录掩模层情况下的照射光强度与透过率关系的图；图7是表示本发明第一实施例的光盘被用于记录重放光学系统装置的结构图。
在图1所示的本发明第一实施例中，光盘D1在圆盘状的透明光盘基板(以下称为透明基板)2上，顺序以层叠方式涂敷在激光L的照射光强度变强时温度就升高且光透过率也提高的构成掩模层4的重放掩模层4A、记录掩模层4B，并且，在记录掩模层4B上顺序以层叠方式涂敷作为记录重放信息信号的记录层6的电介质膜6A、相变材料膜6B、电介质膜6C、Al(铝)膜6D，此外，还在记录层6上涂敷保护层8。因此，从透明基板2侧就可入射记录、重放用的激光L，变为仅从单面侧就可以记录重放信息信号的结构形态。
此外，图2所示的使本发明第一实施例部分变形的变形例的光盘D2是这样的光盘，制备两片从图1所示的上述第一实施例的光盘D1的结构中除去保护层8的光盘，各透明基板2侧彼此分别在外侧，而各记录层6侧彼此分别在内侧，通过在记录层6之间置入粘合层40进行粘接，形成粘合的光盘。因此，该粘合光盘具有在两面可以记录重放信息信号的结构形态。
其中，如果详细说明上述第一实施例中的光盘D1、D2的各结构部件，就是上述透明基板2使用例如聚碳酸酯树脂、丙烯树脂等透明树脂材料或透明玻璃板形成圆盘状，在中央部分形成图中未示出的中心孔。
其次，上述掩模层4与现有技术例一样是在激光L的照射光强度变强时温度就升高光透过率也提高的记录层，但与图10所示的现有技术例的一层结构的掩模层不同，具有用重放掩模层4A和记录掩模层4B涂敷成双层结构的特征。
就是说，在透明基板2上涂敷的重放掩模层4A，采用在光盘D1(或D2)的重放时用重放照射光强度为1～2．5mw的微弱激光L就可以发挥掩模效果的热变色、光变色的相变材料等。
在本实施例中，作为重放掩模层4A的重放掩模材料，使用热变色材料，如图3所示，作为呈色剂，使用山本化成(株)制造的商品GN2，作为显色剂，使用BHPE(スヒドロキシフェニルエタソ)，而且，在wt％上大致按1∶2的比例利用二维镀敷设备通过同时镀敷来涂敷呈色剂(GN2)和显色剂(BHPE)。
实验的结果，重放掩模层4A在激光L在重放时的照射光强度为约1～2．5mw情况下可获得较好的掩模效果，特别在重放时照射光强度为约1．5mw时掩模效果大。
此外，在图5所示的重放掩模层4A的照射光强度与透过率的关系中，表示所有点的透过率。在该实施例中，在具有图5所示特性的重放掩模层4A上层叠照射光强度弱时的透过率达到约44％的记录掩模层4B。
而且，如图6所示，在层叠重放掩模层4A和记录掩模层4B后的照射光强度与透过率的关系中，如果激光L的照射光强度继续上升，那么首先重放掩模层4A的透过率急剧上升，在重放功率下产生掩模效果，然后，记录掩模层4B的透过率增大，在记录功率下产生掩模效果。但是，由于记录掩模层4A的掩模效果未产生，低功率下的透过率高达约44％，所以与低功率下的透过率小的情况相比，掩模效果小。
此外，在重放掩模层4A上涂敷的记录掩模层4B，采用在光盘D1(或D2)的记录时，用在记录时照射光强度为约15mw的强激光L就可以发挥掩模效果功能的热变色、光变色的相变材料等。
作为本实施例中记录掩模层4B的记录掩模材料，使用热变色材料，如图4所示，作为呈色材料，使用山本化成(株制)造的试制品D94-006，作为显色剂材料，使用BHPE，而且，以重量百分比上大致按1∶2的比例利用二维镀敷机通过同时镀敷来涂敷呈色剂(D94-006)和显色剂(BHPE)。此时，记录掩模层4B是这样的掩模层，在激光L的记录时照射强度下产生掩模效果，而在重放照射光下使光衰减，上述记录掩模材料对于重放时照射光的光透过率达到30％～70％。
接着，作为在记录掩模层4A上涂敷的记录层6，可使用相变材料、光磁材料和有机材料等。本实施例的记录层6采用相变材料，该记录层6由多个层叠膜组成。如果具体地描述该记录层6，那么从距记录掩模层4B近的方向开始，顺序以层叠方式涂敷ZnS-SiO2电介质膜6A、AgInSbTe相变材料膜6B、ZnS-SiO2电介质膜6C、Al(铝)膜6D。
此外，作为在记录层6上涂敷的保护层8、40的材料，可使用光电聚合物等。
使用图7简略地说明将以上形成的本发明实施例1的光盘D1、D2用于记录重放光学系统装置20的情况。
该记录重放光学系统装置20主要由发射波长为650nm的激光L的半导体激光元件22、使来自半导体激光元件22的激光L成为平行光的准直透镜24、偏光棱镜26、1／4波片28、将激光L聚焦在光盘D1(或D2)上的NA(开口数)为0．6的物镜30、聚焦由偏光棱镜26分岔的来自光盘D1(或D2)的反射光的聚焦透镜32、利用该反射光获得聚焦信息和寻迹信息的柱面透镜34和检测聚焦的光的光检测器36构成，利用该光检测器36，通过检测来自光盘D1(或D2)的反射光，记录重放光盘D1(或D2)的记录信息。
此时，记录重放光学系统装置20在分别进行信息信号的记录和重放的情况下也可以将从半导体激光元件22发射的激光L的照射光强度转换为记录时照射光强度和重放时照射光强度。此外，在同时进行信息信号的记录和重放的情况下，也可以使记录重放光学系统装置20具有记录和重放两个系统。
接着，使用本发明第一实施例的光盘D1、D2，利用记录重放光学系统装置20记录重放信息信号。
其中，作为本发明的比较例1，在不涂敷重放掩模层4A和记录掩模层4B且未使用AgInSbTe相变材料作为记录层6的记录材料的情况下，在上述激光L的波长为650nm，物镜30的NA(开口数)为0．6的记录重放条件，并且线速度为3．5m／s的情况下，如果重放功率未在0．7mw以下，那么记录信息就可能被破坏。
此外，作为本发明的比较例2，在仅使用图5所示特性的重放掩模层4A的情况下，如果按1mw以上的重放功率连续长时间重放同一部位，那么记录信息就会被破坏。此时，激光L的整个照射光强度的透过率在60％左右较小，但在高斯分布的中心强度大，此外，由重放掩模层4A吸收的光产生的热被传送给记录层6，记录信息可能会被破坏。
另一方面，如果具备上述本发明第一实施例的光盘D1、D2的结构形态，那么利用记录掩模层4B吸收光，透过重放掩模层4A的光被衰减。此外，记录掩模层4B变为对重放掩模层4A所产生的热的阻断层，因而不会产生记录信息的破坏。
此时，记录掩模层4B对于在重放时照射光的透过率最好为30％～70％。此外，如果记录掩模层4B对重放时照射光的透过率变为30％以下，那么在检测来自光盘D1(或D2)的反射光进行重放的情况下，由于在往复中光被衰减，所以检测输出变小，聚焦和寻迹伺服机构的稳定性变差，并且，重放C／N也变差。此外，如果记录掩模层4B对于重放时的照射光的透过率变为70％以上，那么几乎不能指望具有记录时的掩模效果、同时光衰减效果也变小，因为重放功率的离散等容易产生记录信息的破坏。
此外，在重放掩模层4A中使用没有热变色的In、TeGe、Sb等相变材料的情况下，掩模效果达到最大在重放时的照射光强度与热变色的情况相比进一步变大，反复重放时对记录信息的破坏大。但是，使用记录掩模层4B也可以。然而，在记录层6的记录材料中也使用相变记录材料的可写型光盘的情况下，在使用前照射激光，进行从成膜后的非结晶状态转变成结晶状态的初始化，但如果在记录掩模层4B中使用In、TeGe、Sb等相变材料，那么初始化时的激光功率就必须达到更大功率。另一方面，在热变色材料的情况下，通过选择初始化使用的激光波长，由于可以减小初始化时光的衰减，所以即使附带记录掩模层4B，初始化时的激光功率也可以与没有记录掩模层4B的情况大致相同。
此外，一般来说，用于记录重放的激光L在用于记录的输出大的地方噪声就小，在用于重放的低输出时噪声小。因此，与按0．7mw照射光强度在(激光输出中为约3倍的约2．1mw)进行重放的情况相比，按1．5mw(在激光输出中为约3倍的约4．5mw照)射光强度在记录掩模层4B中对光进行衰减而重放的情况下C／N比良好。
如上所述，按照上述第一实施例的光盘D1、D2，由于用重放掩模层4A和记录掩模层4B双层制成掩模层4，所以在激光L在重放时的照射强度下在重放掩模层4A中产生掩模效果，并且，由于在激光的重放照射强度下利用记录掩模层4B使光衰减，所以可以无破坏作用地重放记录信息，同时由于在激光L在记录时的照射强度下在记录掩模层4B中产生掩模效果，所以确实可以进行信息信号的高密度记录重放(超分辨率记录重放)。<第二实施例>
图8是表示本发明第二实施例的光盘的放大剖面图，图9是表示使本发明第二实施例的光盘部分变形的变形例的放大剖面图。
图8所示的本发明第二实施例的光盘D3实际上具备重放掩模效果和记录掩模效果的第一实施例的技术思想，作为掩模层4的记录重放掩模层4C在透明基板2上仅涂敷一层，并且，在记录重放掩模层4C上顺序以层叠方式涂敷作为记录层6的电介质膜6A、相变材料膜6B、电介质膜6C、Al(铝)6D，在记录层6上涂敷保护层8。而且，从透明基板2侧就可射入用于记录、重放的激光L，变为仅从单面就可以记录重放信息信号的结构形态。
此外，图9所示的对本发明第二实施例部分加以变化的变形例的光盘D4是这样制成的光盘，制备两片从图8所示的上述第二实施例的光盘D3的结构中除去保护层8的光盘，各透明基板2侧彼此分别在外侧，并且，各记录层6侧彼此分别在内侧，通过在记录层6之间置入粘合层40进行粘合，形成粘合的光盘。因此，该粘合光盘也具有从两面可以记录重放信息信号的结构形态。
其中，在上述第二实施例的光盘D3、D4的构成部件中，记录重放掩模层4C在同一层内将在激光L在重放时的照射强度下产生掩模效果的重放掩模材料和在激光L的记录时照射强度下产生掩模效果的记录掩模材料混合，并涂敷在透明基板2上。就是说，作为重放掩模材料的呈色剂，使用山本化成(株)制造的商品GN2，作为记录掩模材料的显色剂，使用山本化成(株)制造的试制品D94-006，作为记录和重放共用的显色剂材料，使用BHPE，GN2∶D94-006∶BHPE按重量百分比大致为2∶1∶6的比例混合在同一层内，通过镀敷方法进行涂敷。
此时，记录重放掩模层4C具有与前面第一实施例中用图6说明的层叠的重放掩模层4A和记录掩模层4B的情况大致相同的透过率特性。就是说，记录重放掩模层4C是这样的掩模层，在重放时照射光下呈现掩模效果，衰减不破坏记录信息的功率，并且，即使在记录时照射光下，也具备具有掩模效果的透过率特性。在这种情况下，重放功率即使为1．5mw也不破坏记录信息。
如上所述，按照上述实施例2的光盘D3、D4，由于在记录重放掩模层4C内使重放掩模材料和记录掩模材料混合在同一层内，所以可以获得与第一实施例的光盘D1、D2大致相同的效果。
在以上详述的本发明的光盘中，按照方案1和方案3的说明，由于使掩模层按重放掩模层和记录掩模层制成两层，所以在激光的重放照射强度下在重放掩模层中产生掩模效果，并且，由于在激光的记录照射强度下利用记录掩模层使光衰减，可以无破坏作用地进行记录信息的重放，同时由于在激光的记录时照射强度下在记录掩模层中产生掩模效果，所以可以确实地进行信息信号的高密度记录重放(超分辨率记录重放)。
此外，按照方案4的记载，特别是由于将掩模层(记录重放掩模层)内的重放掩模材料和记录掩模材料混合在同一层内，所以可以获得与上述方案1至方案3所述的光盘大致相同的效果。
权利要求
1．一种光盘，在透明的光盘基板上，顺序以层叠方式涂敷掩模层和记录重放信息信号的记录层，所述掩模层在激光照射光强度变强时温度就升高、光透过率也提高，从所述透明的光盘基板侧照射的所述激光的光点径透过所述掩模层，变为实际上缩小的光点径入射到所述记录层上，其特征在于，所述掩模层由涂敷在所述光盘基板上的重放掩模层和涂敷在该重放掩模层上的记录掩模层构成。
2．如权利要求1所述的光盘，其特征在于，所述重放掩模层在所述激光在重放时的照射强度下产生掩模效果，所述记录掩模层在所述激光在记录时的照射强度下产生掩模效果，另一方面，在所述激光在重放时的照射强度下使光衰减。
3．如权利要求1或权利要求2所述的光盘，其特征在于，所述记录掩模层对重放时的照射光的光透过率达到30％～70％。
4．一种光盘，在透明的光盘基板上，顺序以层叠方式涂敷掩模层和记录重放信息信号的记录层，所述掩模层在激光照射光强度变强时温度就升高、光透过率也提高，从所述透明的光盘基板侧照射的所述激光的光点径透过所述掩模层，变为实际上缩小的光点径入射到所述记录层上，其特征在于，所述掩模层将在所述激光的重放时照射强度下产生掩模效果的重放掩模材料和在所述激光的记录时照射强度下产生掩模效果的记录掩模材料混合在同一层内，并涂敷在所述透明的光盘基板上。
全文摘要
提供一种在高密度(超分辨率)地光学记录重放信息信号时,不破坏记录信息并且可以确实记录重放的掩模层。提供一种光盘,在透明的光盘基板2上,顺序层叠地涂敷掩模层4和记录重放信息信号的记录层6,从透明的光盘基板侧2照射的激光L的光点径透过掩模层4,变为实际上缩小的光点径入射到所述记录层6上,其特征在于,掩模层4由涂敷在光盘基板2上的重放掩模层4A和涂敷在该重放掩模层4A上的记录掩模层4B构成。
文档编号G11B7/258GK1282075SQ00109530
公开日2001年1月31日 申请日期2000年6月30日 优先权日1999年7月23日
发明者上野一郎 申请人:日本胜利株式会社