专利名称：光盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种通过复印形成在压模上的凹凸来制造光盘的光盘制造方法以及利用此方法所制作的光盘。
背景技术：
近几年，已经发展到不仅可以将文字信息，也可以将静止图像信息、甚至动画信息记录在媒体上。其中，有一种光盘是向盘表面照射激光，通过检测出其反射光而读取数据，因其具有容量大和可长期保存的特性而被广泛地利用。
作为大容量光盘的DVD(Digital Versatile Disk)，在市场上所出售的是已被规格化的、其直径为120mm、单面的记录容量为4.7GB的光盘。对此，有人提出一种方案，可使光盘密度达到更高，如山本的“单面12Gbyte的大容量光盘”，O plus E，20(No.2)，p.183-186(1998)中所述。在该文献里，透光的覆盖层厚度为0.1mm。而且，为了获得盘的刚性，可以和较厚的基片贴合在一起而构成。
为了实现记录容量的增加，需要使激光的波长变短并增大物镜的数值孔径(Numerical Aperture)。一旦增大物镜的数值孔径(Numerical Aperture)，被照射的激光点则变小，从而可达到高密度化。然而，一旦增大物镜的数值孔径(Numerical Aperture)，则焦距会变短，并且，会受到光轴和盘射入面的倾斜度的较大影响。因此，需要减小激光射入侧的透光层(覆盖层)的厚度使其变薄。
然而，由于射出射出成型而制成的基片的薄型化是有其极限的，所以，难以用此方法来增加记录容量。因此，开发了一种光盘，可以在基片上形成一种可透过激光的透光层，通过此透光层，向金属薄膜(反射层)照射激光。目前，作为下一代光盘的蓝光盘(Blu-ray Disc)，有单面23GB至27GB的规格。
作为制作光盘的其他的方法，有如日本专利公报平成8-124224号所示的，可以是在树脂平板上设置热塑性树脂层，将该热塑性树脂层与形成有凹凸的压模加热压接在一起的方法。还有如日本专利公报平成1-138636号所公开的，在较薄的薄膜上设置了紫外线硬化树脂、电子线硬化树脂、或者热硬化树脂的其中任何之一后，将其与压模压接在一起的方法。
图8示意了涉及日本专利公报平成8-124224号所示方法的光盘制作工序的概况。在图8A中，基片101上设有热塑性树脂层102。而在此热塑性树脂层102的表面上，一旦加热压接了具有凹凸的压模103后，如图8B所示，压模103的凹凸就被复印到热塑性树脂层102上。然后，如图8C所示，例如，用真空成膜装置，在热塑性树脂层102上形成作为反射层的金属薄膜104等。最后，如图8D所示，在金属薄膜104上设置覆盖层105，从而制成光盘。
为了提高光盘的记录密度，如上所述，需要减小覆盖层105的厚度。而为了获得盘的刚性又要求与较厚的基片101贴合在一起的结构。
在日本专利公报平成8-124224号所示的方法中，是将设置在基片101上的热塑性树脂层102，与形成有凹凸的压模103进行加热压接，然后，再设置金属薄膜104的。这样，如果是在热塑性树脂层102上形成了凹凸之后再设置金属薄膜104，则如图8D所示，反射层104的上下面的凹凸形状就会出现不同。也就是说，金属薄膜104的下面可以较好的反映在热塑性树脂层102形成的凹凸的形状，而金属薄膜104的上面的凹凸与其相比，则成为没有棱角而变钝的形状。因此，当激光从图8的上方射入到此金属薄膜104上时，凹凸角变钝的部分就会产生的不必要的乱反射。在记录密度较低的情况下，可以无视这种影响。但是，如果记录密度提高，则此乱反射就会对信号产生不良的影响，从而容易产生读取误差。
作为处理此问题的一种方法，例如，可以设想在激光射入的覆盖层105上先形成凹凸之后，再在其凹凸形成的面上设置金属薄膜104。然而，用制作基片101时所采用的射出成型方法，来制作凹凸的厚度为0.1mm的覆盖层105，目前来讲，几乎是不可能的。因此，根据专利公报平成8-124224号所公开的技术，可以设想在较薄的薄片上设置热塑性树脂，使其合在一起的厚度为0.1mm，然后与压模进行加热压接。然而，一旦如此地减小厚度，会导致刚性降低，所以，因加热时温度不均匀，会导致每个部位的热收缩程度有所不同。其结果，会出现整体上发生皱褶的问题。同样，即使按照日本专利公报平成1-138636号所示的方法，在薄片上设置由紫外线硬化树脂、电子线硬化树脂、或者热硬化树脂的其中任何之一所构成的树脂层，与压模进行加热压接，也会出现因收缩而引起的皱褶。而且，还存在薄片和树脂间的密封性较弱的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题，目的在于提供一种光盘的制造方法以及用此方法而制作的光盘，可使信号不受金属薄膜的厚度等的影响，并且也不发生皱褶或层次剥离，从而具有很好的生产效率。
本发明所提供的光盘制造方法，是在读取信息时，激光从与基片相反的一侧照射在其上的光盘的制造方法，在所述基片上形成至少包含有金属反射层的薄膜之后，将在所述薄膜侧具有凹凸的压模直接压接在所述薄膜上，而使凹凸复印在所述金属反射层上。
根据此结构，由于压模直接被压接在薄膜上，所以，压模的凹凸可以被准确地复印在金属反射层上。因此，就能够准确地读取信号。而且，又因为最佳的凹凸形状可以由压模的凹凸形状来决定，所以，也易于实现信号的最完善化。
而且，本发明的光盘制造方法的所述薄膜还可以被形成在，由热塑性树脂构成的具有平坦面的基片上，或者是在基片上形成的由热塑性树脂构成的具有平坦面的树脂层上。
而且，本发明的光盘制造方法的所述压模还可以被加热到所述热塑性树脂的软化温度以上。
而且，本发明的光盘制造方法的在所述基片上形成的所述薄膜，其厚度最好为压模的凸部高度的大约3倍以上。
而且，本发明的光盘制造方法的所述薄膜还为包括所述金属反射层及其它的层的多层膜，而所述金属反射层则位于与所述压模相对置的一侧。
而且，本发明的光盘制造方法，在压接所述薄膜和所述压模时，所述薄膜最好是被真空吸引至所述压模一侧。
而且，本发明的光盘制造方法，还可以在所述薄膜上形成热塑性树脂层，而在所述热塑性树脂层上形成至少包含金属反射层的薄膜后，将在所述薄膜侧具有凹凸的压模直接加热压接在所述薄膜上，从而使凹凸复印在所述金属反射层上。
而且，本发明的光盘制造方法，还可以在所述薄膜上设有由透明薄片或紫外线硬化树脂构成的透光层。
而且，本发明还提供另外一种光盘制造方法，是在读取信息时，激光从与基片相反的一侧照射在其上的光盘的制造方法，让至少包含有金属反射层的薄片的金属反射层一侧，直接贴合在固定于金型内的、具有凹凸的压模表面上之后，通过向所述金型射出溶融树脂而形成基片。
根据此结构，可以让压模的凹凸的面和至少包含有金属反射层的薄片的金属反射层侧直接紧贴在一起。然后，向金属反射层侧的相反侧的模穴内射出溶融树脂，从而形成基片。此时，通过金型，而将压模、金属反射层以及基片压接在一起。其结果，压模的凹凸可以准确地复印在与压模具有凹凸的面直接压接的金属反射层上。
而且，本发明的光盘制造方法，在溶融树脂的射出过程中，所述薄片的至少邻近中心部位，最好被真空吸引至压模一侧。
而且，本发明的光盘制造方法的所述薄片，还可以包含至少在树脂层上形成的金属反射层的树脂薄片，所述树脂层是整个连续的面，在填充了溶融树脂之后，则在所述树脂层的中心部位形成一个孔。
而且，本发明的光盘制造方法，还可以在所述树脂薄片的中心以外的部位，设置所述金属反射层。
而且，本发明的光盘制造方法，还可以是通过向所述金型内射出、由与所述树脂薄片的树脂层相同种类的树脂构成的溶融树脂，来形成基片。
而且，本发明的光盘制造方法的所述薄片的外径最好是小于金型的模穴的内径。
而且，本发明的光盘制造方法，还可以将所述压模被设置在，与具有射出所述金型的溶融树脂的射出孔的面，相对置的面上。
而且，本发明的光盘制造方法的作为所述金属反射层的金属膜，可以是至少包含金、银、铜、白金、铝中的其中之一，其重量百分比为95wt％或95wt％以上。
而且，本发明的光盘制造方法，还形成包括所述金属反射层及其它的层的多层膜，使所述金属反射层位于与所述压模相对置的一侧。
而且，本发明的光盘制造方法，还在所述薄片上形成热塑性树脂层，而在所述热塑性树脂层上形成至少包含金属反射层的薄膜后，将在所述薄膜侧具有凹凸的压模直接加热压接在所述薄膜上，从而使凹凸复印在所述金属反射层上。
而且，本发明的光盘制造方法，还在所述薄片上设有由透明薄片或紫外线硬化树脂构成的透光层。
本发明还提供一种光盘，在薄膜的被照射激光的面上形成的凹凸边缘部分的曲率半径，小于在所述薄膜的相反侧的面上形成的凹凸边缘部分的曲率半径。
根据此结构，在薄膜的被照射激光的面上形成的凹凸边缘，与在其相反侧的面上形成的凹凸边缘相比，前者的曲率半径较小，也就是说，棱角性较好。因此，能够准确地读取信号。
图1A至C是本发明第1实施例的光盘制造方法的工序概况的示意图。
图2是用于解释第1实施例的凸部壁面的角度的压模的剖面示意图。
是3是用于解释第1实施例的薄膜的上下表面边缘曲率半径的光盘的概略剖面图。
图4A至C是本发明第2实施例的光盘制造方法的工序概况的示意图。
图5是在本发明第3实施例的光盘制造方法中所使用的金型的剖面图。
图6A至B是在本发明第3实施例的光盘制造方法中所使用的树脂薄片的平面图和侧视图。
图7A至C是本发明第4实施例的光盘制造方法的工序概况的示意图。
图8A至D是说明以往的光盘制造方法的概略工序图。
具体的实施方式以下，就本发明所涉及的光盘制造方法的实施例，参照附图来进行说明。另外，有关光盘的形状及大小，可以根据其光盘的用途而适当地决定，例如，在DVD的情况下，是一种其直径为120mm、中心处有一个直径为15mm的中心孔的圆盘。而其厚度通常大约为1.2mm。
实施例1图1是本发明第1实施例的光盘制造方法的工序概况的示意图。
首先，在图1A所示的工序中，用粘合剂将由厚度为50μm的丙烯树脂(软化温度约为90℃)薄膜构成的热塑性树脂层2，贴合在由聚碳酸酯树脂(软化温度约为140℃)构成的厚度为1.1mm的基片1上。然后，利用喷溅法(sputter method)，在此热塑性树脂层2的上面形成厚度为50nm的银(Ag)的薄膜3。另外，相当于信息信号的压模(Stamper)4的凹凸，采用了例如道间距为0.35μm、高度为70nm的凸槽(pit)(凸起部分的高度为70nm)的结构模具。将此压模4安装在压力机设备上，而在与其相对的一侧，则安装设有热塑性树脂层2和薄膜3的基片1。然后，加热此压模4，直至使热塑性树脂层2发生热塑变形所需要的温度为止。在上述的结构中，基片1的软化温度大约为140℃，而热塑性树脂层2的软化温度大约为90℃。因此，压模4的温度最好被设定在可使热塑性树脂层2变形而不至于使基片1变形的温度范围，即100～130℃之间。在本实施例中，将压模4的温度设定在120℃。
在此，由于此温度只能使基片1发生弹性变形，所以，基片1即使变形，也可恢复到原状。而与此相比，此温度则会使热塑性树脂层2发生塑性变形。在此状态下，用50Mpa的平面压力，将压模4压接到薄膜3上。此时，最好将薄膜3和压模4之间的空隙抽为真空，以便不让气泡进入到两者之间。由此，可以防止空气的卷入，从而有效地进行压接。其结果，如图1B的工序所示，压模4的凹凸被准确地复印在薄膜3上。此时，不仅可使薄膜3，同时也使热塑性树脂层2发生了塑性变形。
接着，如图1C的工序所示，在薄膜3上形成覆盖层5，从而完成光盘的制造。此覆盖层5所起作用是保护形成在薄膜3上的凹凸。而且，因为还要介于覆盖层5来读取凹凸，所以不能防碍激光通过。在此，作为覆盖层5，可以采用先喷涂紫外线硬化树脂，当旋转涂布(spin coating)后再照射紫外线而使其硬化的薄层。如此得到的覆盖层5的厚度大约为0.1mm。而且，作为覆盖层5，也可以采用贴合由聚碳酸酯树脂等构成的透明薄片的结构。
热塑性树脂层2是这样一种树脂，一旦在软化温度以上被施加了指定的压力，就会发生塑性变形，可以从包含丙烯酸类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚烯类树脂等树脂群中来选择。而且，热塑性树脂层2的厚度为20μm～100μm，而较为理想的厚度是50μm。
而且，在组合基片1和热塑性树脂层2时，最好是热塑性树脂层2的软化温度比基片1的软化温度要低。这是为了在加热压接压模4和热塑性树脂层2时，不使基片1发生塑性变形，而使热塑性树脂层2发生塑性变形，从而可以保持基片1的平坦特性。
薄膜3，在放录型(DVD-ROM)的情况下，只是一层金属反射层，而在补写型或重写型(DVD-RAM)的情况下，则是包括有记录层和金属反射层的多层膜。对于在本实施例中说明的放录型的情况，由于是直接将压模4的凹凸复印在此薄膜3上，所以，最好使用一种延展性较高的金属。例如，除了本实施例所使用的银以外，像金(Au)、铜(Cu)、 白金(Pt)、铝(Al)，也可以作为具有如此特性的金属元素而被例举出来。而且，还不仅是只包括上述的单一金属，也可以是包括这些金属在内的合金。在本发明中，作为薄膜3，其材料可以至少包含金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、白金(Pt)、铝中(Al)的其中之一，其重量百分比为95wt％以上，97wt％以上较为理想，而98wt％以上则更为理想。这是因为一旦加入5wt％以上的其他材料，延展性则会大大地降低，或者是刚性增大。而且，对薄膜所要求的上述条件，在本发明所涉及的其他实施例中也是相同的。
压模4具有相当于信息信号的凹凸，所起的作用是通过压接，而将其凹凸复印到薄膜3上。而此压模4又可以用例如，镍(Ni)来制作而成，凹凸则利用通常的光刻胶方法(photoresist method)等类似的技术而形成。作为在基片1上形成热塑性树脂层2的方法，有如在本实施例中所采用的，把热塑性树脂的薄片放在基片1上，用粘合剂进行贴合的方法。此外还有，例如，把热塑性树脂的薄片放在基片1上，通过共同挤压和叠层(co-extrusion andlaminating)来进行制作的方法。不论是哪一种方法，因为很少在基片1和热塑性树脂层2之间发生气泡的卷入，或贴合不良，所以，都是比较理想的方法。而作为在热塑性树脂层2上形成薄膜3的方法，也可以采用喷溅法(sputtering)以外的真空成膜法(vacuum deposition)。接着，在与上述相同的条件下，仅仅改变压模4的凹凸的壁面角度，来检测其复印的特性。在此，凹凸的壁面角度可用角度θ(0～90度的范围)来表示，如图2所示，θ是将压模4没有凸部时的平面作为基准，而从此处到凸部壁面的角度。也就是，在上述平面内θ＝0度，而在有与上述平面垂直的壁面时θ＝90度。这样，凹凸的壁面角度θ在70度以下时，压模4的凹凸形状可以准确地被复印到薄膜3上。换句话说，压模4的凹凸的壁面角度θ在70度以下时，压模4的凹凸的壁面角度θ和复印在薄膜3上的凹凸的壁面角度显示出很好的一致性。也就是说，如果压模4的凹凸的壁面角度θ超过70度、而在80度或90度时，则在薄膜3上的复印是不够十分准确的。相反，如果压模4的凹凸的壁面角度θ较小，在70度以下、为50度或60度时，则可以有效地进行复印，而使压模4和薄膜3上的凹凸的壁面角度显示出很好的一致性。
进一步，利用透射式电子显微镜(Transmission Electron Microscope；TEM)，对制作成的光盘的剖面进行了观察。其结果，首先，薄膜3的凹凸的壁面的膜厚度，在直径方向和圆周方向上，几乎都是相同的。也就是说，压接时所施加的压力大体上为均等。
而且，还对薄膜3与压模4紧贴的面(图1B的上面)上的凹部边缘和与热塑性树脂层2紧贴的面(图1B的下面)上的凸部边缘进行了检测。其结果，发现与压模4贴合的边缘曲率半径很小，形成有比较好的边缘。
在此，如图1B所示，假设与压模4贴合的边缘曲率半径为R1，与热塑性树脂层2贴合的边缘曲率半径为R2，则R2/R1＞1.0，而R2/R1＞1.5较为理想，R2/R1＞2.0则更为理想。
然而，边缘为平滑曲面的情况实际上是较少的，而多数情况是成为具有凹凸不平的面。为了说明该点，特将图1B的一部分进行扩大，用图3来表示该扩大部分的概略剖面图。像这样边缘变化不平滑的情况，如图3的点线所示，可以将边缘用圆弧来近似，看成是用该圆弧来表示的圆。例如，假设薄膜3的上表面的边缘具有凹凸不平的面，将偏离薄膜3的上表面的凹部的底面延长的线的点作为P1，而将偏离薄膜3的上表面的凹部的壁面延长的线的点作为Q1，然后，将这两个点作为固定点，利用最小平方法等，计算出使边缘凹凸之差小于指定值的近似圆弧。将此圆弧作为圆的一部分的圆的半径则为曲率半径R1。同样，假设薄膜3的下表面的边缘具有凹凸不平的面，将偏离薄膜3没有变形的下面的点作为P2，而将偏离薄膜3的下表面的凸部壁面延长线的点作为Q2，然后以这两点作为固定点而计算得到的近似圆的半径就是曲率半径R2。
如上所述，在薄膜3上形成的凹凸形状，可以很好地再现出压模4的形状。因此，不会对从覆盖层5射入的激光产生多余的乱反射，从而可以准确地读取信号。一般来说，薄膜3越厚，在其衬底上形成的凹凸等的形状就越不容易反映出来。对此，根据本发明，由于是在形成薄膜3之后才复印凹凸的，所以，没有因薄膜3的厚度而使凹凸边缘部分变钝等的影响。因此，本发明，最佳的凹凸形状可以由压模4的凹凸形状来决定，从而容易达到信号的最佳化。
在本实施例中，设有热塑性树脂层2的基片1为聚碳酸酯树脂，由于其厚度为1.1mm，所以有较强的刚性。而且，被加热的压模4不是直接和热塑性树脂层2压接，而是介于其热导率比热塑性树脂层2要高的薄膜3来进行压接的。由于此基片1有较强的刚性，以及薄膜3的膜面上的温度也是均一的，从而可以抑制热塑性树脂层2产生皱褶。
而且，在本实施例中，尽管是在基片1上再形成热塑性树脂层2，但也可以是采用热塑性树脂来制作基片1，从而省去热塑性树脂层2。一般来说，因为热塑性树脂的导热率较低，所以，即使将压模4加热到基片1(热塑性树脂)的软化温度以上而压接到薄膜3上，也只有基片1(热塑性树脂)在压模4一侧的表面层才上升到软化温度以上。因此，即使省去热塑性树脂层2，也不会失去基片1整体的平坦特性。
而且，在本实施例中，为了把压模4的加热温度抑制为较低，作为热塑性树脂层2，所采用的是丙烯酸类树脂(软化温度约为90℃)。然而，本发明并不局限于此，可以是聚碳酸酯类树脂(软化温度约为140℃)，也可以是聚烯类树脂(软化温度约为120℃)。不过，作为热塑性树脂层2所使用的树脂的软化温度，最好是使基片1不发生热变形的温度。只要材料有这样的性质，基片1也可以是本实施例中所采用的聚碳酸酯树脂以外的树脂、玻璃或者金属。进一步，在本实施例中，压模4的加热温度被设定在热塑性树脂层2的软化温度以上、基片1的软化温度以下。然而，本发明并不局限于此，压模4的加热温度也可以比热塑性树脂层2的软化温度低。左右热塑性树脂层2的塑性变形，主要是温度和压力。所以，即使设定温度稍微低于软化温度，也可以通过增加其压力，而使压模4的凹凸复印有效地进行。
本实施例说明了作为薄膜3只有金属反射层的情况，而本发明并不局限于此，薄膜3也可以是包含记录膜层和金属反射层的多层膜。在此情况下，虽然金属反射层不直接和压模4压接，但由于导热率高的金属反射层和压模4相距很近，所以，可以迅速地在金属反射层的面上传热。因此，薄膜3的膜面上的温度是均匀的，而基片1也有较强的刚性效果，从而可以抑制热塑性树脂层2的皱褶发生。
实施例2在上述的实施例1中，通过压接被加热到热塑性树脂层2的软化温度以上的压模4，不仅使薄膜3，而且也使热塑性树脂层2发生塑性变形，从而将压模4的凹凸复印到薄膜3上。在本实施例中，则对省略塑性树脂层2，直接使基片1上的薄膜3发生塑性变形的例子进行说明。
图4A至C是本发明第2实施例的光盘制造方法的工序概况的示意图。
首先，在图4A所示的工序中，利用喷溅法，在由聚碳酸酯树脂构成的厚度为1.1mm的基片1上，形成厚度为200nm的银的薄膜3。而且，相当于信息信号的压模4的凹凸，采用了形成有道间距为0.35μm、高度为70nm的凸槽的模具。将此压模4安装在压力机设备上，而在与其相对的一侧，安装设有薄膜3的基片1。在上述的实施例1中，压模4被加热到热塑性树脂层2的软化温度以上，而本实施例则没有那个必要。
在此，让压模4和形成有薄膜3的基片1保持在25℃，进行了实验。在此状态下，用100Mpa的平面压力，将压模4压接在薄膜3上。此时，最好将薄膜3和压模4之间的空隙抽为真空，以便不让气泡进入到两者之间。由此，可以防止空气的卷入，从而有效地进行压接。其结果，如图4B所示的工序，压模4的凹凸被准确地复印在薄膜3上。接着，如图4C所示的工序，在其薄膜3上形成覆盖层5，从而完成光盘的制造。在此，覆盖层5包括，由聚碳酸酯树脂等构成的透明薄片6和粘合层7。然后，利用粘合层7，将透明薄片6贴合在薄膜3上。此粘合层7可以是紫外线硬化树脂，也可以是粘性树脂。这样，所得到的覆盖层5的厚度大约为0.1mm。
对基片1和薄膜3所要求的条件，与上述实施例1所示的条件相同。而且，此薄膜3也不局限于银，只要是延展性较高的材料就可以。对此薄膜3所要求的条件，与实施例1所示的条件相同。
而且，在本实施例中，由于省去了热塑性树脂层2，所以，没有必要将压模4加热到软化温度以上，只要设定在为保持固定的复印特性所需要的指定温度就行。
接着，在与上述相同的结构上，对减小了银的薄膜3的厚度时的复印特性进行了检测。具体的来说，就是将薄膜3的厚度设在50nm、100nm、150nm，使用与上述相同的压模4，以100Mpa的平面压力，和薄膜3进行压接。其结果，不论是在哪种情况下，压模4的凹凸都可以被准确地复印在薄膜3上。并且，还在与上述相同的条件下，仅改变压模4的凹凸的壁面角度，来检测复印特性。其结果，压模4的凹凸的壁面角度在70度以下时，其角度和复印在薄膜3上的凹凸的壁面角度显示出很好的一致。也就是说，凹凸被准确地复印了下来。
进一步，利用透射式电子显微镜(TEM)，对薄膜3的厚度为50nm时所制作的光盘的剖面进行观察。图4中虽然没有表明，但这种情况也使基片1的上面(及薄膜3的下面)稍微发生塑性变形。观察的结果，首先，薄膜3的凹凸壁面的膜厚度，在直径方向和圆周方向上，几乎都是相同的。也就是说，压接时所施加的压力大体上为均等。而且，还发现与压模4贴合的边缘曲率半径很小，形成有比较好的边缘。在此，如图1B所示，假设与压模4贴合的边缘曲率半径为R1，与热塑性树脂层2贴合的边缘曲率半径为R2，则R2/R1＞1.0，而R2/R1＞1.5较为理想，R2/R1＞2.0则更为理想。而且，如果薄膜3的厚度为100nm以上，基片1的塑性变形则逐渐的减小。
其次，在与上述相同的结构上，对将基片1改换成玻璃时的复印特性进行了检测。具体的来说，就是将银的薄膜3的厚度设在100nm、150nm、200nm，使用与上述相同的压模4，以100Mpa的平面压力，和薄膜3进行压接。其结果，薄膜3的厚度为100nm和150nm时，凹陷的复印不够充分，而只有在200nm的情况下，才可以获得良好的复印。这是因为玻璃有较强的刚性，几乎不发生变形。也就是说，是因为由于塑性变形只在薄膜3上发生，所以，对于压模4的凸部高度70nm，薄膜3的变形受到了抑制。因此，在基片1的刚性较强的情况下，薄膜3的厚度需要为压模4的凸部高度的大约3倍以上为佳。
以上，就基片1为热塑性树脂及玻璃的情况进行了说明，但基片1也可以是其它的树脂或金属。在基片1为金属的情况下，若使银的薄膜3的厚度达到200nm以上，则压模4凹凸可以被准确地复印下来。
接着，对作为薄膜3是包括了记录层和金属反射层在内的多层膜时的复印特性进行了检测。薄膜3的结构是，从基片1侧开始，依次为由银形成的反射层100nm、由氧化硅和硫化锌形成的透明膜100nm、由锗(Ge)·碲(Te)·锑(Sb)形成的记录层20nm、由氧化硅和硫化锌形成的透明膜50nm。压模4的凹凸，与上述同样，采用了形成有道间距为0.35μm、高度为70nm的凸槽的模具。而且，将压模4和形成了薄膜3的基片1保持在25℃。在此状态下，用100Mpa的平面压力，将压模4压接在薄膜3上。其结果，压模4的凹凸的壁面角度在60度以下时，其角度和复印在薄膜3上的凹凸的壁面角度显示出很好的一致。也就是说，凹凸被准确地复印了下来。
如上所述，形成在薄膜3上的凹凸形状，可以很好地再现压模4的形状。因此，不会对从覆盖层5射入的激光产生多余的乱反射，从而可以准确地读取信号。一般来说，薄膜3越厚，在其衬底上形成的凹凸等就越不容易反映出来。对此，根据本发明，由于是在薄膜3形成之后，才复印凹凸，所以，不受因薄膜3的厚度而使凹凸边缘部分变钝等的影响。因此，最佳的凹凸形状可以由压模4的凹凸形状来决定，从而容易达到信号的最佳化。
在本实施例中，是在基片1上直接形成薄膜3，通过压接具有凹凸的压模4来进行复印的。但本发明并不局限于此，也可以在基片1和薄膜3之间，插入不会因加热而产生变形的其它层。
实施例3在上述的实施例1和实施例2中，是通过将压模4压接在按顺序层压在基片1上的薄膜等上，来复印相当于信号信息的凹凸的。在本实施例中，则对通过射出成形来制作基片，同时使凹凸复印在薄膜上的一个例子来进行说明。
图5是在本发明实施例3的光盘制造方法中所使用的金型的剖面图。在此，金型为圆柱形，图5所示意的是穿过其中心轴的剖面图。在图5中，金型整体是由固定金型8和可动金型9而构成。然后，用指定的方法将固定金型8固定在没有进行图示的成形机上。图5所示的是固定金型8和可动金型9，介于弹簧20而被安装的情形。
首先，固定金型8具有固定侧底座10以及与其对置的固定侧镜面底座11。此固定侧底座10，是在往未图示的成形机上固定时，被螺丝固定的部位。并且，固定侧镜面底座11的与固定侧底座10对置的一面的相反侧的一面，被作成镜面状。这是为了使溶融树脂容易流动。但是，如果不让光从基片侧射入，也不一定非得需要是镜面。
然后，在此固定侧底座10和固定侧镜面底座11的中心处，形成具有一个用来射出溶融树脂的孔的浇道套(sprue bush)12。通过此浇道套12，可以将溶融树脂射出到金型内。
进一步，在固定侧镜面底座11的外侧，有用来规定成形基片外径的外周环13，该外周环13被弹簧20从固定金型8推撞到可动金型9。而且，此固定金型8还具有可以从浇道套12和固定侧镜面底座11之间的空隙处进行吹风的结构(图5中，示意有指向金型内的空洞部分、即模穴的箭头)。
可动金型9具有可动侧的底座19以及与其对置的可动侧的镜面底座17。此可动侧底座19，是在往未图示的成形机上固定时，被螺丝固定的部位。并且，可动侧镜面底座17的与可动底座19对置的一面的相反侧的一面，被作成镜面状。在此可动侧底座19和可动侧镜面底座17的中心处，从中心轴上向外依次形成切割冲(cut punch)14、顶出器(ejector)15以及压模架16。压模架16的外周与可动侧镜面底座17相接在一起。而且，在可动侧镜面底座17的镜面(金型的内侧)上，还贴合着具有相当于信息信号的凹凸的压模18，其凹凸部则面对着金型的内部空间(模穴)。切割冲14，是用来在树脂填充后，通过突出，而在盘上形成穿孔的。顶出器15，是用来在树脂填充后，通过突出，而将金型和盘分离开来的。压模架16将压模18的内周固定在可动侧镜面底座17上。压模18的外周，则用外周环13固定而留有一个气体排出的空隙。
而且，可动金型9还具有从顶出器15和压模架16之间的空隙吹风，或抽吸空气的结构(图5中，示意有指向模穴，以及从模穴指向金型的外部的箭头)。而且，在固定侧底座10和可动侧镜面底座17上还设有省略了图示的温度调整水槽，用来保持在一定的温度。
进一步，在压模18的表面(金型的内侧)，贴合着比模穴的内径(图5的上下外周环13之间的长度)要小的圆形薄片31，并从顶出器15和压模架16之间的空隙被真空吸引着(图5中，从模穴指向金型外部的箭头方向)。在此，让薄片31的外径小于模穴的内径，是为了在向金型内填充溶融树脂时，可充分让气体排出，避免产生外观不良。
在此，薄片31至少有树脂层32和薄膜33。薄片31的薄膜33，在放录型的情况下，只有金属反射层，而在补写型或重写型的情况下，则是包括记录层和金属反射层的能满足信号特性的多层膜结构。
图6A至B示意的是在本发明第3实施例的光盘制造方法中所使用的树脂薄片的平面图(图6A)和侧视图(图6B)。如图所示，树脂层32的中央部没有孔，而薄膜33设有一个孔。这是为了通过不在中央部形成薄膜33，而使树脂层32和下面将要叙述的覆盖层在中央部的贴合性得以提高。
以下，在本实施例中，让薄片31的薄膜33侧贴合在压模18上，被固定于金型内。压模18上的凹凸，采用了形成有道间距为0.35μm、高度为70nm的凸槽的模具。而且，薄片31的厚度为10μm，树脂层32由聚碳酸酯树脂构成，而厚度为50nm的铝则作为薄膜33形成在其表面。
根据此结构，通过浇道套12，将由聚碳酸酯树脂构成的溶融树脂射出到金型内。其条件为树脂温度为380℃、金型温度为130℃、螺杆直径为25mm、最大射出速度为200mm/s、工作时间(tact time)为10秒。在金型填充了树脂之后，经过了0.1～0.2秒时，压模4将达到最高温度。因此，在此一瞬间，最好是使被填充的树脂和薄片31被挤压的压力成为最大。当压模18和薄片31被挤压的压力在150Mpa以上时，压模18的凹凸则可以被正确地复印在薄膜33上。
虽然薄片31的中央部没有孔，但在树脂被填充后，可以通过突出切割冲14，而与树脂部分同时形成。所得到的盘(成品)的内径为15mm、外径为120mm、厚度为1.1mm。另外，薄片31的中央部没有孔，也是为了防止在填充树脂时，溶融树脂进入到薄片31和压模18之间。
而且，压模18，最好是如图5所示被放置在可动金型9的一侧。这是因为，第1，由于溶融树脂是从固定金型8侧的浇道套12射出，所以，有一种可以将薄片31按压在压模18上的作用；第2，将基片从压模18上剥离之后，可以在打开金型后，安稳的取出被剥离的基片。
而且，薄片31的真空吸引，直至溶融树脂的填充完成那一刻，然后，在取出成形基片时又转换成吹风。具体的转换，可以通过将真空吸引电路和吹风电路引至电磁阀来进行。
而且，如本实施例，被射出的溶融树脂和薄片31的树脂层32的材料的种类最好相同。可以是丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树脂或者聚烯类树脂等中的任何一种树脂。这是因为相同种类的树脂不会产生互相分离，从而可形成良好的界面。因此，薄膜的树脂膜一侧的压力分布几乎成为均匀，从而可以有效地进行压接。其结果，压模的凹凸可以被准确地复印在薄膜上。
进一步，本实施例所说明的是薄片31上的薄膜33为金属膜单层的情况，但也可以是包含金属反射层和记录层的多层膜。
而且，在与上述相同的条件下，仅仅改变压模18的凹凸的壁面角度，来检测其复印的特性。其结果，压模18的凹凸的壁面角度在70度以下时，其角度和复印在薄膜33上的凹凸的壁面角度显示出很好的一致，也就是，凹凸被准确地复印了下来。
如上所述，形成在薄膜33上的凹凸形状，可以很好地再现压模18的形状。因此，不会对从覆盖层侧射入的激光产生多余的乱反射，从而可以准确地读取信号。一般来说，薄膜33越厚，在其衬底上形成的凹凸等形状就越钝。对此，因为本发明是在形成薄膜33之后，才复印凹凸的，所以，不受因薄膜33的厚度而使凹凸边缘部分变钝等的影响。因此，最佳的凹凸形状可以由压模18的凹凸形状来决定，从而容易达到信号的最佳化。
在本实施例中，采用包括有与压模18贴合的薄膜33和树脂层32的薄片31，并将薄膜33作为金属反射层。然而，本发明并不只局限于此，也可以采用由单一金属元素构成的金属箔30。
而且，在本实施例中，作为薄膜33，采用了铝。然而，本发明也并不只局限于此，只要金属箔30及薄膜33为延展性较高的材料就可以。对此金属箔30及薄膜33所要求的条件，与实施例1所示的对薄膜3所要求的条件相同。
实施例4
在以上的实施例中，就薄膜3只设有一层的情况进行了说明，而实际上，为了增加记录容量，也可以设置两层以上的薄膜3。因此，在本实施例中，就薄膜3设有两层的例子给以说明。
图7A至C是本发明实施例4的光盘制造方法的工序概况的示意图。根据图7A所示的工序，(第1)热塑性树脂层2和(第1)薄膜3被依次层压在基片1上。到这里为止的工序，与上述实施例1的图1B相同。然后，在此(第1)薄膜3上设置第2热塑性树脂层40。在此，热塑性树脂层40通过粘结由聚碳酸酯树脂构成的透明薄片而形成。接着，利用喷溅法(sputtering)，在此第2热塑性树脂层40的上面形成由银构成的厚度为50nm的第2薄膜41。然后，在第2薄膜41的上方，配置具有相当于信息信号的凹凸(道间距为0.35μm、高度为70nm的凸槽)的压模4(图7A)。
在此状态下，用50Mpa的平面压力，将被加热到120℃的压模4压接到第2薄膜41上。此时，最好将第2薄膜41和压模4之间的空隙抽为真空，以便不让气泡进入到两者之间。由此，可以防止空气的卷入，从而有效地进行压接。其结果，如图7B的工序所示，压模4的凹凸被准确地复印在第2薄膜41上。接着，如图7C的工序所示，在其第2薄膜41上形成与实施例1相同的覆盖层5，从而完成具有2层薄膜(反射层)的光盘制造。
本实施例，是在用实施例1的方法制作的基片上设置了第2薄膜41(反射层)，但也可以在用实施例2和实施例3的方法制作的基片上设置第2薄膜41。
第2薄膜41是用喷溅法而形成的，但也可以利用其它的真空成膜法。而且，第2薄膜41，在放录型(DVD-ROM)的情况下，只是一层金属反射层，而在补写型或重写型(DVD-RAM)的情况下，则是包括了记录层和金属反射层的多层膜。通过重复以上说明的本实施例的工序，还可以设置3层以上的复印层。
如上所述，形成在薄膜3和第2薄膜41上的凹凸形状，可以很好地再现压模4的形状。因此，不会对从覆盖层5侧射入的激光产生多余的乱反射，从而可以准确地读取信号。一般来说，薄膜越厚，在其衬底上形成的凹凸等形状就越钝。对此，因为本发明是在形成薄膜3和第2薄膜41之后，才让复印凹凸的，所以，不受因薄膜的厚度而使凹凸边缘部分变钝等的影响。因此，最佳的凹凸形状可以由压模4的凹凸形状来决定，从而容易达到信号的最佳化。
在本实施例中，作为薄膜3和第2薄膜41，采用了银。然而，本发明也并不只局限于此，只要薄膜3和第2薄膜41为延展性较高的材料就可以。对此薄膜3和第2薄膜41所要求的条件，与实施例1所示的对薄膜3所要求的条件相同。
根据以上所述的本发明的结构，可以得到一种光盘，其透光的覆盖层厚度为0.1mm左右，形成在反射层上的凹凸可以如实地再现信息信号。因此，如果使用此光盘，就能够准确地读取信号。而且，因为最佳的凹凸形状，可以由压模的凹凸形状来决定，从而容易达到信号的最佳化。如上所述，用本发明所涉及的制造方法所制作的光盘，非常适用于将来的高记录密度的要求。
本发明的光盘及其制造方法，可使信号不受金属薄膜的厚度等的影响，并且也不发生皱褶或层次剥离，从而具有很好的生产效率，可被广泛地利用在工业生产上。
权利要求
1.一种光盘的制造方法，其中，在读取信息时，激光从与基片相反的一侧照射在该光盘上，其特征在于在所述基片上，形成至少包含有金属反射层的薄膜之后，让在所述薄膜一侧的具有凹凸的压模直接压接在所述薄膜上，从而使凹凸复印在所述金属反射层上。
2.根据权利要求1所述的光盘的制造方法，其特征在于所述薄膜被形成在，由热塑性树脂构成的具有平坦面的基片上，或者是在基片上形成的由热塑性树脂构成的具有平坦面的树脂层上。
3.根据权利要求2所述的光盘的制造方法，其特征在于所述压模被加热到所述热塑性树脂的软化温度以上。
4.根据权利要求1至4其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于在所述基片上形成的所述薄膜，其厚度为压模的凸部高度的大约3倍以上。
5.根据权利要求1至4其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于所述薄膜为包括所述金属反射层及其它的层的多层膜，而所述金属反射层则位于与所述压模相对置的一侧。
6.根据权利要求1至4其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于在压接所述薄膜和所述压模时，所述薄膜被真空吸引至所述压模一侧。
7.根据权利要求1至4其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于在所述薄膜上形成热塑性树脂层，而在所述热塑性树脂层上形成至少包含金属反射层的薄膜后，将在所述薄膜侧具有凹凸的压模直接加热压接在所述薄膜上，从而使凹凸复印在所述金属反射层上。
8.根据权利要求1至4其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于在所述薄膜上设有由透明薄片或紫外线硬化树脂构成的透光层。
9.一种光盘的制造方法，其中，在读取信息时，激光可以从与基片相反的一侧照射在该光盘上，其特征在于让至少包含金属反射层的薄片的金属反射层一侧，直接贴合在被固定于金型内、具有凹凸的压模表面上之后，通过向所述金型内射出溶融树脂而形成基片。
10.根据权利要求9所述的光盘的制造方法，其特征在于在溶融树脂的射出过程中，所述薄片的至少邻近中心部位，被真空吸引至压模一侧。
11.根据权利要求9所述的光盘的制造方法，其特征在于所述薄片包含至少在树脂层上形成的金属反射层的树脂薄片，所述树脂层是整个连续的面，在填充了溶融树脂之后，则在所述树脂层的中心部位形成一个孔。
12.根据权利要求11所述的光盘的制造方法，其特征在于在所述树脂薄片的中心以外的部位，设置所述金属反射层。
13.根据权利要求11所述的光盘的制造方法，其特征在于通过向所述金型内射出、由与所述树脂薄片的树脂层相同种类的树脂构成的溶融树脂，来形成基片。
14.根据权利要求9至13其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于所述薄片的外径小于金型的模穴的内径。
15.根据权利要求9至13其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于所述压模被设置在，与具有射出所述金型的溶融树脂的射出孔的面，相对置的面上。
16.根据权利要求1或9所述的光盘的制造方法，其特征在于作为所述金属反射层的金属膜，至少包含金、银、铜、白金、铝中的其中之一，其重量百分比为95wt％或95wt％以上。
17.根据权利要求9至13其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于形成包括所述金属反射层及其它的层的多层膜，使所述金属反射层位于与所述压模相对置的一侧。
18.根据权利要求9至13其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于在所述薄片上形成热塑性树脂层，而在所述热塑性树脂层上形成至少包含金属反射层的薄膜后，将在所述薄膜侧具有凹凸的压模直接加热压接在所述薄膜上，从而使凹凸复印在所述金属反射层上。
19.根据权利要求9至13其中任何一项所述的光盘的制造方法，其特征在于在所述薄片上设有由透明薄片或紫外线硬化树脂构成的透光层。
20.一种光盘，其特征在于在薄膜的被照射激光的面上形成的凹凸边缘部分的曲率半径，小于在所述薄膜的相反侧的面上形成的凹凸边缘部分的曲率半径。
全文摘要
本发明涉及一种通过复印形成在压模上的凹凸来制造光盘的光盘制造方法以及利用此方法所制作的光盘。在基片上、或者在其上形成的热变形的树脂层上，形成包括薄膜的反射层3。然后，通过将具有相当于信号信息的凹凸的压模直接压接在薄膜3上，而使凹凸复印在薄膜3上。而且，当在热变形的树脂层上设置薄膜3时，可以通过进一步加热压模，而用较小的压力即可将凹凸准确地复印下来。利用本发明的光盘制造方法，可以克服以往的光盘制造过程中，反射层的凹凸的制作精度低的缺点。
文档编号G11B7/26GK1581326SQ20041005585
公开日2005年2月16日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月5日
发明者井上和夫 申请人:松下电器产业株式会社