特開 2023-141380 光ディスク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141380

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】光ディスク

(51)【国際特許分類】

   G11B 7/24038 20130101AFI20230928BHJP

   G11B 7/24088 20130101ALI20230928BHJP

   G11B 7/257 20130101ALI20230928BHJP

   G11B 7/2575 20130101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

G11B7/24038

G11B7/24088

G11B7/257

G11B7/2575

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047678

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】堀 賢哉

(72)【発明者】

【氏名】所 優

(72)【発明者】

【氏名】日谷 元巳

(72)【発明者】

【氏名】樋口 敏弘

【テーマコード（参考）】

5D029

【Ｆターム（参考）】

5D029JB05

5D029JB11

5D029JC01

5D029JC20

5D029LA01

5D029LB01

5D029LB07

5D029LC06

5D029MA43

(57)【要約】

【課題】記録層を確実に認識することができる光ディスクを提供する。
【解決手段】データを記録する複数の記録層と、記録層の間にある樹脂層で構成される光ディスクであって、樹脂層は、重合開始剤によりフッ素を含む紫外線硬化されたものであり、重合開始剤は、ラジカル重合型のアセトフェノン型であって、該構造のカルボニル基のα位の炭素が１つの酸素または窒素原子、２つのシクロアルカンでないアルキル基と結合しており、もう一方のα位の炭素を含むフェニル基が、無置換または－ＮＣ_４Ｈ_８Ｏの官能基と結合している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

データを記録する複数の記録層と、前記記録層の間にある樹脂層で構成される光ディスクであって、
前記樹脂層は、重合開始剤によりフッ素を含む紫外線硬化されたものであり、
前記重合開始剤は、ラジカル重合型のアセトフェノン型であって、該構造のカルボニル基のα位の炭素が１つの酸素または窒素原子、２つのシクロアルカンでないアルキル基と結合しており、もう一方のα位の炭素を含むフェニル基が、無置換または－ＮＣ_４Ｈ_８Ｏの官能基と結合していることを特徴とする光ディスク。

【請求項2】

前記記録層の屈折率と樹脂層の屈折率との差が０．１５以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。

【請求項3】

前記樹脂層の光透過率が８０％以上であることを特徴する請求項１または２に記載の光ディスク。

【請求項4】

前記記録層の膜厚が０．０１～０．５μｍ、前記樹脂層の膜厚が１～１５μｍであることを特徴とした請求項１から３のいずれかに記載の光ディスク。

【請求項5】

前記記録層の膜厚と前記樹脂層の膜厚の比が１：１０～１：１５０である請求項１から４のいずれかに記載の光ディスク。

【請求項6】

前記樹脂層が、２光子吸収材料を１～２０ｗｔ％以上含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光ディスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光ディスクに関する。

【背景技術】

【0002】

インターネットの普及や放送のデジタル化等により、デジタルデータの利用量が年々増加している。そのような環境下で、光学的情報記録媒体である光ディスクは、データを記録する複数の記録層と、その記録層の間に存在する中間層として樹脂層とで構成され、レーザ光を照射することで、データを記録再生することができ、データの長期保存に適した信頼性の高い情報記録媒体として、増大する情報量と共に大容量化という進化を続けてきた。

【0003】

さらなる大容量化した光ディスクを実現するためには、記録層の数を増やすことが不可欠である。しかし、光ディスクの記録層が主に無機化合物で構成されており、無機化合物の透過率は低く、かつ工数がかかりすぎるため、無機化合物で構成された記録層を多層化することは困難であった。そこで、有機化合物で構成する記録層で多層化する技術も検討されているが、記録層と樹脂層の屈折率差がないと記録層を認識することができないという課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１３７１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、屈折率の低さが技術的に重要な材料層に、撥水撥油性（耐汚性）目的でフッ素含有の硬化性樹脂を用いている。しかしながら、テフロン（登録商標）はフッ素を多く含み低屈折率ではあるが結晶性が高く透明性が低いため、レーザ光を透過し難いという問題がある。

【0006】

発明者らは、低屈折率樹脂として、フッ素を多く含みかつ結晶性の低い化学構造に着目し、なかでもスピンコート等一般の工程で層形成できる紫外線硬化樹脂に着目した。ところが、フッ素を多く含む紫外線硬化樹脂であるアクリル酸２，２，２－トリフルオロエチルへ重合開始剤を３部添加して紫外線硬化しても、低屈折率の層は得られなかったが、低屈折率の層が得られなかった層からは、フッ素が脱離（低減）していることが分かり、フッ素脱離の要因を推定し、低屈折率の層を得られる重合開始剤を発見した。また、記録層の認識は、レーザ光の入射光側の界面反射を検知するので、反対側の界面反射はクロストークになる。このクロストークを低減するためには、記録層の界面反射と反対側の界面反射の差が少なくなる程度に、記録層を薄く、樹脂層を厚くすればよいことも発見した。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示にかかる光ディスクは、データを記録する複数の記録層と、記録層の間にある樹脂層で構成される光ディスクであって、樹脂層は、重合開始剤によりフッ素を含む紫外線硬化されたものであり、重合開始剤は、ラジカル重合型のアセトフェノン型であって、該構造のカルボニル基のα位の炭素が１つの酸素または窒素原子、２つのシクロアルカンでないアルキル基と結合しており、もう１方のα位の炭素を含むフェニル基が、無置換または－ＮＣ_４Ｈ_８Ｏの官能基と結合していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本開示にかかる光ディスクは、記録層を確実に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】光記録ディスクの断面模式図

【図2】重合開始剤別の立体構造を示す図

【図3】シクロヘキサンのエネルギーと立体構造の図

【図4】α’位炭素の活性と官能基の関係を表す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
（実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかる光ディスク１００である。光ディスク１００の一実施例について以下に説明する
光ディスク１００は、記録層の一例であるバインダー１０１と、樹脂層の一例であるバインダー１０２とが交互に何層にも積層されている。バインダー１０１は、記録レーザ光の照射により情報を記録できる記録材料を含む。バインダー１０２は、記録材料を含まず中間層として機能する。記録材料は２光子吸収化合物であり、記録レーザ光の照射によって励起または基底状態に変化することで、蛍光等記録及び読出レーザ光にて光学的に変化するものであれば、特に限定しないが、前記レーザ光波長領域に吸収をもつ蛍光化合物が挙げられる。例えば、フェニルアミン系、シクロペンタン誘導体、アズレン誘導体、ポルフィリン系がある。

【0011】

カバー層１０４は、耐傷性等を目的に、光ディスク１００の最表面に設けされる。サーボ層１０６は、基材１０５の表面にトラッキングのため任意に設けている。トラッキングは、サーボ層１０６のみに溝形状を形成し、記録レーザ光の他に、サーボ層１０６の溝形状をトラッキング可能なレーザ光を用いた様式でも構わないし、バインダー１０１に記レーザ光がトラッキング可能な様に、溝を設けても構わない。

【0012】

基材１０５は、光ディスク１００の支持体となるものであり、支持体として機能する厚みであれば、数百μｍから数ｍｍ程度の比較的厚いものや、数百μｍ以下のフィルムでも構わない。

【0013】

バインダー１０１及びバインダー１０２は、組成物の成膜安定性、膜厚・膜密度均一性や保存安定性を向上させる目的で通常使用されるため、組成物との相溶性に優れ、相溶物が均一な膜を形成でき、保存安定性が高い膜を得られるものが好ましく、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、などを単独または組み合わせて用いることができ、離型剤や分散剤などの添加剤を必要に応じて用いることができる。

【0014】

バインダー１０１は、レーザ光の照射によって、記録材料が励起または基底状態に変化することで、蛍光等記録及び読出レーザ光にて光学的に変化して情報を記録できる層であって、情報を記録できれば膜厚は、特に限定しない。つまり、記録材料をバインダー１０１に含有させる場合は、記録材料を単体で用いる場合よりも、膜厚は厚くしなければならないが、情報を記録できる膜厚であれば構わない。
バインダー１０２は、バインダー１０１の認識が可能であれば、膜厚は限定しないが、層認識のための反射光強度と、例えば、バインダー１０１とバインダー１０２が合わせて３０層程度積層された光ディスクにおいてレーザ光の照射面から最も遠い層へのアクセスを考えた場合、バインダー１０１とバインダー１０２の屈折率差は０．１５以上、願わくば０．２程度にすることが好ましい。

【0015】

光ディスク１００は、深さ方向のバインダー１０１を記録レーザ光で認識しやすくする目的で、図１に示す通り、１単位毎に記録レーザ光の波長領域にて透明であり、かつ屈折率が異なるバインダー１０１及びバインダー１０２を用いている。

【0016】

バインダー１０１は、記録レーザ光の波長領域にて透明で屈折率が高い樹脂を用いる。バインダー１０１は、記録レーザ光の波長領域にて透明で屈折率が低い樹脂であるバインダー１０２との屈折率の差が０．１５以上であれば特に限定しない。バインダー１０１に用いる樹脂は、熱可塑性樹脂として、スチレン、エステル、ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、アミド、などの系の重合体や共重合体を用いることができ、硬化性樹脂として、紫外線等の活性エネルギーを照射することで硬化反応する樹脂や、熱硬化する、フェノール、エポキシ、エステル、ウレタン、イミド等の系の樹脂を用いることができる。

【0017】

バインダー１０２は、記録レーザ光の波長領域にて透明で屈折率が低い樹脂である。バインダー１０２は、記録レーザ光の波長領域にて透明で屈折率が高いバインダー１０１との屈折率の差が０．１５以上であれば特に限定しないが、熱可塑性樹脂として、前記の他に、セルロース系、ビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリオレフィン、シリコーンなどの系の重合体や共重合体を用いることができ、硬化性樹脂として、前記の他、アクリレート、メタクリレート、オレフィン等の系の樹脂を用いることができるが、記録レーザ光の波長領域にて透明で且つ屈折率差を確保する目的で、構造にフッ素を含む樹脂が好ましい。

【0018】

カバー層１０４の材料は、特に限定しないが、記録・読出レーザ光に対して透明であることが好ましい。

【0019】

サーボ層１０６は、記録・読出時に照射するレーザ光のトラッキングを制御するために設けられる。

【0020】

本実施の形態において、バインダー１０１とバインダー１０２の、記録レーザ光の波長領域における屈折率差は０．１５以上である。すなわち、屈折率が高いバインダー１０１に用いる樹脂の屈折率が１．７の場合、屈折率が低いバインダー１０２の屈折率は１．５５以下である。屈折率が低い樹脂として、特にフッ素を構造に含む樹脂は透明性も優れている。

【0021】

バインダー１０１として、高屈折率のバインダー１０１を得るためには、スピンコートなどで容易にディスク形状に加工可能な、大阪瓦斯化学製光学用ポリエステル樹脂（ＯＫＰ）、フルオレン系アクリレート（ＯＧＳＯＬ）や、ポリ(１－ナフチルメタクリレート）、大成ファインケミカル製高屈折率コート材（８ＤＫ）、などの樹脂を用いる事ができる。熱可塑性樹脂であるＯＫＰ等は、塗布液の粘度調整を考慮して揮発性溶剤に溶解してスピンコートでき、紫外線硬化性のＯＧＳＯＬ等はイルガキュア１８４等の重合開始剤を３部程度添加、及び必要に応じて揮発性溶剤を添加した塗液をスピンコートし、塗布膜へ紫外線照射すれば高屈折率のバインダー１０１を得ることができる。用いる揮発性溶剤は、樹脂材料と相溶性がよく、粘度を調整でき、塗布面を侵食せず、スピンコート後に揮発する溶剤である。高屈折率のバインダー１０１は、高屈折率の樹脂に記録材料を分散する。記録材料と樹脂とを分散した塗布液で塗布形成すればよい。分散は、攪拌、超音波、など一般的な工法が利用できる。

【0022】

バインダー１０２として、低屈折率のバインダー１０２を得るためには、低屈折率の樹脂を用い、紫外線硬化性樹脂を用いる場合は最適な重合開始剤を用いる、以外は、バインダー１０１を得る工法が利用できる。低屈折率の熱可塑性樹脂は、３Ｍ製のＤＹＮＥＯＮ ＴＨＶ パウダータイプを用いることができる。低屈折率の紫外線硬化性樹脂は、アクリル酸２，２，２－トリフルオロエチル等を用いることができる。

【0023】

低屈折率の紫外線硬化性であるバインダー１０２を得るために最適な重合開始剤の化学構造について説明する。重合開始剤は、モノマーによって選択し、本実施の形態の様に、屈折率の他、無色透明であることも要求されるモノマーとして、アクリル系やメタクリル系などのモノマーが用いられる。この様なモノマーとして、ラジカル重合開始剤が用いられ、なかでも、アセトフェノン系やベンゾフェノン系の重合開始剤が多く用いられる。アセトフェノン系の重合開始剤は、紫外線照射により、カルボニル基とカルボニル基のα位炭素の間が励起してラジカルを発生する。本実施の形態では、１つの酸素または窒素原子と結合しているα位炭素をα位炭素と表現し、もう１方のα位炭素をα’位炭素と表現する。

【0024】

【化1】

ラジカルの発生し易さは、化１におけるカルボニルの炭素～α位炭素間、カルボニルの炭素～α’位炭素（フェニル環）間、に及ぼす電子共鳴によって決まり、主にα位炭素、α’位炭素（フェニル環）が結合している官能基及び官能基数、立体構造が大きく影響していると言われている。

【0025】

図２において、α位炭素は、電子供与性のヘテロ原子、ベンゼン環、などと結合している（例えば、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパノンの水酸基や、１－ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトンの水酸基）事で電子共鳴が強くなり、ラジカル重合開始剤としてのラジカル活性が確保できると言われている。また、該官能基が、カルボニルの炭素～α位炭素間、に近い位置にあると、更に電子共鳴が強くなると言われている（例えば、図１における２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパノンの水酸基とα位炭素の位置関係は常に同じだが、１－ヒドロキシシクロヘキシル－フェニルケトンの水酸基とα位炭素は、特に船型配座におけるポテンシャルエネルギーの増大（図３）により、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパノンよりも近くなっている）。

【0026】

一方、図４より、α’位炭素（フェニル環）は、該フェニル環に結合している官能基によって、カルボニルの炭素～α’位炭素（フェニル環）間、における化学活性が変化し（例えば、官能基として、ハロゲン＜アルキル＜水酸基の順、化学活性はベンゼン＜トルエンの順）、同位置での電子共鳴も変化すると言われている。

【0027】

ここで、重合開始剤の違いによって、バインダー層の屈折率が変化する課題の要因を、重合開始剤によって、重合膜（バインダー）のフッ素量が異なる、つまり、ラジカルの発生し易さが、過多であると、重合時に、モノマーのフッ素が脱離し易くなると推定し、重合開始剤の化学構造を変化した重合膜の元素分析及び屈折率測定を実施した。

【0028】

モノマーはアクリル酸２，２，２－トリフルオロエチルとし、重合開始剤の添加量は３部、他調合条件や光照射条件などは全て同じ条件とした。元素分析は、ＪＥＯＬ製ＳＥＭ（ＪＳＭ－６７００Ｆ）及びＥＤＳ（ＪＥＤ－２３００Ｆ）を用い、重合膜のＦ（フッ素）とＣ(炭素)の質量％を測定し、Ｆ［質量％］／Ｃ［質量％］の値が大きい重合膜を、フッ素量を多く維持できる重合開始剤、該値が小さい重合膜を、フッ素の脱離が多い重合開始剤とした（表１）。

【0029】

記録再生波長等での屈折率は、株式会社小坂研究所製の微細形状測定機ＥＴ４０００Ａを用い、ダイレクト測定モードで膜厚を測定し、Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ Ｃｏ製ａｌｐｈａ－ＳＥ及びＣｏｍｐｌｅｔｅＥＡＳＥ６を用い、Ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｏｄｅ、Ｓａｍｐｌｅ Ａｌｉｇｍｅｎｔ－Ｒｏｂｕｓｔ、Ａｎｇｌｅ：６５°，７０°で測定した（表１）。

【0030】

【表1】

表１より、重合開始剤の化学構造により、重合膜に含まれるフッ素量は、異なる事が分かった。

【0031】

２－ｈｙｄｒｏｘｙ－２－ｍｅｔｈｙｌ－１－ｐｈｅｎｙｌｐｒｏｐａｎｏｎｅは、αＣに酸素原子を含む－ＯＨが結合、シクロアルカンでないアルキル基として２つの－ＣＨ_３が結合しており、α’Ｃを含むフェニル基が無置換である。２－ｂｅｎｚｙｌ－２－（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）－４’－ｍｏｒｐｐｈｏｌｉｎｏｂｕｔｙｒｏｐｈｅｎｏｎｅは、αＣに窒素を含む－Ｎ（ＣＨ_３）_２が結合シクロアルカンでないアルキル基として－Ｃ_２Ｈ_５、－ＣＨ_２－Ｃ_６Ｈ_６が結合しており、α’Ｃを含むフェニル基が－ＮＣ_４Ｈ_８Ｏと結合している。
（実施例）
バインダー１０２は、記録再生光を十分に透過でき、フッ素を含有するものであれば特に限定されず、例えば、ラジカル重合型の、アクリル化合物、メタクリル化合物、等を用いる事ができる。
＜調合＞
バインダー１０２は、混合物でも構わないが、少なくとも１つのモノマーは化学構造にフッ素含有していれば、特に限定しない。重合開始剤での違いを確認するため、調合は、モノマーをアクリル酸２，２，２－トリフルオロエチルとし、重合開始剤としての化合物(添加量３部)の化学構造のみを変化して、下述の通りの工程を経て各々バインダーを得た。
＜成膜工法＞
光ディスク１００を作製する工法は、特に限定しないが、簡易且つ安価なコーティングである、スピンコートを使用した。スピンコート装置は、ミカサ株式会社製のＯｐｔｉｃｏａｔスピンコーター（ＭＳ－Ｂ２００）を用いた。
＜紫外線照射＞
バインダー１０２としてラジカル重合型のモノマーを用いる場合は、紫外線照射してバインダー１０２を得た。紫外線照射は、光源としてパナソニック株式会社製のランプ（ＡＮＵＦ８２００１Ｔ）を用いた。
＜膜厚測定＞
バインダー１０２の厚みは、株式会社小坂研究所製微細形状測定機ＥＴ４０００Ａを用い、ダイレクト測定モードで測定した。
＜光学測定＞
バインダー１０２の記録再生波長等での屈折率は、Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ Ｃｏ製ａｌｐｈａ－ＳＥ及びＣｏｍｐｌｅｔｅＥＡＳＥ６を用い、Ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｏｄｅ、Ｓａｍｐｌｅ Ａｌｉｇｍｅｎｔ－Ｒｏｂｕｓｔ、Ａｎｇｌｅ：６５°，７０°で測定した。

【0032】

以上のように、バインダー１０２を構成することで、光情報ディスクは、光記録再生装置がバインダーの認識ができる。

【産業上の利用可能性】

【0033】

本開示にかかる樹脂層は、無色透明な低屈折率樹脂層であり、光記録ディスクのバインダーとして利用できる。

【符号の説明】

【0034】

１００ 光ディスク
１０１、１０２ バインダー
１０４ カバー層
１０５ 基材
１０６ サーボ層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】