-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium und insbesondere
ein optisches Aufzeichnungsmedium hoher Dichte.
-
Beschreibung
des Standes der Technik
-
Einmal-beschreibbare
Platten unter Verwendung eines organischen Pigments wurden als CD-R (Compact
Disc-Recordable) standardisiert und bereits vielfältig eingesetzt.
-
Bei
der Entwicklung organischer Pigmente gilt es verschiedene Aspekte
wie die optischen Eigenschaften und die thermischen Eigenschaften
zu optimieren.
-
Was
die optischen Eigenschaften betrifft, ist es beispielsweise im Falle
der CD-R und der DVD-R (Digital Versatile Disc-Recordable) erforderlich,
diese so aufzubauen, dass sie einen Brechungsindex von 70% oder
mehr im Falle der CD-R und 60% oder mehr im Falle der DVD-R in Bezug
auf die Wellenlänge
einer Lichtquelle aufweisen, zumal jede dieser Platten dem Lesestandard
der CD und der DVD gerecht werden muss. Dies wird dadurch erzielt,
dass ein metallischer Reflexionsfilm mit einem hohen Brechungsindex
bereitgestellt wird und ein organisches Material mit einem kleinen
Imaginärteil
des komplexen Brechungsindex (Absorptionskoeffizient k) verwendet
wird. Um darüber
hinaus einen ausreichenden Modulationsgrad zu erreichen, ist es
erforderlich, dass der Realteil des komplexen Brechungsindex (Brechungsindex
nb) vor der Aufzeichnung groß ist.
-
Was
den Absorptionskoeffizienten k anbelangt, liegt ein weiterer Grund
vor. Die Wärmeleitfähigkeit
eines organischen Pigments beträgt
im Allgemeinen um 0.2 J/m·s·K, was
erheblich kleiner ist im vergleich zu einem Aufzeichnungsmaterial
einer fotomagnetischen Platte. Deshalb lässt sich die Temperatur zum
Zeitpunkt der Aufzeichnung leicht erhöhen, so dass der Absorptionskoeffizient
k so klein als möglich
sein sollte (siehe JP-A 7-272314 und JP-A 7-282465).
-
Wie
oben erwähnt
ist, wurden Medien in Übereinstimmung
zum Standard der ROM (Read Only Memory, Nur-Lesespeicher) wie die
CD und die DVD bekanntermaßen
entwickelt. Im Gegensatz hierzu ist in Anbetracht der Umstände, dass
das Reflexionsvermögen
eines wiederbeschreibbaren Mediums wie eines Phasenänderungsmaterials
einschließlich
der CD-RW (CD-rewritable,
wiederbeschreibbare CD) im Wesentlichen nicht mit demjenigen der
ROM übereinstimmen
kann, ein geringes Reflexionsvermögen im Standard der nächsten Generation
optischer Platten hoher Dichte als grundlegendem Standard enthalten.
-
Um
eine derartige organische Pigment-Platte mit geringem Reflexionsvermögen zu realisieren, tritt
ein Problem hinsichtlich der oben erläuterten bekannten Konfiguration
auf.
-
Dieses
ist dadurch gegeben, dass das Reflexionsvermögen in einem solchen Aufbau
mit einem Reflexionsfilm nahezu nicht auf einem geringen Pegel gehalten
werden kann und falls das Reflexionsvermögen durch Einsatz von Mehrfachinterferenz oder
desgleichen erniedrigt ist, steigt das Absorptionsverhältnis des
Lichtes enorm an und erzeugt ein Wärmeproblem.
-
Dies
ist teilweise dadurch gegeben, dass die Wärmedispersion des Reflexionsfilms
aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit
des organischen Pigmentmaterials unzureichend ist.
-
Als
Aufbau eines hiermit zurechtkommenden Mediums wurde vorgeschlagen,
ein mit dem optischen Phasenänderungsaufzeichnungs-medium übereinstimmendes
Reflexionsvermögen
unter Verwendung eines Reflexionsfilms zum Sicherstellen eines ausreichenden
Modulationsgrades zu realisieren (siehe z.B. JP-A 6-76359).
-
In
jüngerer
Zeit ist einhergehend mit der Entwicklung von kürzeren Wellenlängen von
Lichtquellen ein blau-violetter Halbleiterlaser (Wellenlänge 380nm
bis 450nm) praktisch zu verwenden. Durch Verwenden des Lasers kurzer
Wellenlänge
lässt sich eine
enorm hohe Dichte des optischen Aufzeichnungsmediums erzielen.
-
Jedoch
kommt das optische Aufzeichnungsmedium mit einem organischen Pigment
mit einer Lichtquelle derart kurzer Wellenlänge nicht zurecht. Darüber hinaus
besteht das Problem, dass es schwierig ist, eine hohe Energiedichte
in einem Fleck aufgrund des winzigen Laserstrahlflecks des Lasers mit
kurzer Wellenlänge
auszuhalten und die hohe numerische Apertur (hohe N. A.) des optischen
System ist eingebunden.
-
So
wird beispielsweise mit der Kommerzialisierung einer Abtastvorrichtung
zum optischen Aufzeichnen und/oder optischen Wiedergeben (nachfolgend
einfach als optische Abtastvorrichtung bezeichnet) über ein
optisches System mit einer N. A. von 0.8 oder darüber (siehe
z.B. Seite 131 von K. Osato et al., Digest of Optical Data Storage
(Aspen, Colorado, 1998), oder desgleichen) eine Maßnahme für höhere Energiedichten
gefordert.
-
Darüber hinaus
ist die Aufzeichnungsfläche der
CD-R lediglich in der Vertiefung vorgesehen. In diesem Falle ist
die Vertiefungsbreite enger als die Erhöhungsbreite eingestellt. Ein
die Vertiefung betreffender Laserstrahl ist ebenso auf den Bereich
der Erhöhung
gerichtet. In der CD-R ist, wie oben erwähnt, das Reflexionsvermögen hoch
eingestellt, so dass das Reflexionsvermögen auf 60% oder mehr, unabhängig von
vorliegenden Aufzeichnungen, eingestellt ist, so dass sich das effektive
Reflexionsvermögen
durch Detektion von Reflexionen von sowohl der Erhöhung und
der Vertiefung zur selben Zeit ändert,
wodurch die aufgezeichnete Information unter Verwendung der Interferenz
aus dem Versatz der reflektierten Lichtphasen von jedem dieser Gebiete durch
das Phasenmodulationsverfahren ausgelesen wird. Dadurch lässt sich
in der CD-R der sogenannte Erhöhungs-/Vertiefungsaufzeichnungsmodus
(„land groove
recording mode")
zum Aufzeichnen auf sowohl eine Erhöhung und eine Vertiefung nicht
anwenden.
-
Darüber hinaus
lässt sich
andererseits eine hohe Dichte ebenso durch Angabe mehrerer Schichten
in der Informationsspeicherschicht realisieren (siehe Seite 197
von K. Kurokawa et al., Digest of International Symposium on Optical
Memory/Optical Data Storage (Koloa, Hawaii, 1999)).
-
Um
dies zu erzielen ist es erforderlich, das Reflexionsvermögen jeder
Schicht auf einem niedrigen Niveau zu halten und gleichzeitig eine
hohe Durchlässigkeit
zu erzielen. Da jedoch eine Aufzeichnungsschicht einer wiederbeschreibbaren
optischen Platte aus anorganischem Material allgemein einen hohen
Absorptionskoeffizienten und eine geringe Durchlässigkeit aufweist, war es schwierig,
Mehrfachschichten mit drei oder mehr Schichten zu realisieren.
-
Ein
optisches Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen bei einer Wellenlänge von
780nm mit einer organischen Pigmentschicht ist aus US-A 5,627,817
bekannt.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
-
Die
Erfindung gibt ein optisches Aufzeichnungsmedium zur Lösung obiger
Probleme an.
-
In
diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung ein optisches Aufzeichnungsmedium
hoher Dichte, das eine vollständige
Kompatibilität
mit einem Phasenänderungsaufzeichnungsmedium
im Hinblick auf eine optische Abtastvorrichtung oder eine Ansteuervorrichtung
unter Verwendung von Licht kurzer Wellenlänge zur Erzielung einer hohen
Aufzeichnungsdichte realisiert.
-
Darüber hinaus
betrifft die Erfindung die Realisierung eines weiteren Aufzeichnungsmediums hoher
Dichte, in dem der Einsatz des sogenannten Erhöhungs/Vertiefungs-Aufzeichnungsmodus
ermöglicht
wird um sowohl auf Erhöhungen
und Vertiefungen aufzuzeichnen.
-
Darüber hinaus
lässt sich
erfindungsgemäß das Reflexionsvermögen einschränken und
gleichzeitig eine hohe Durchlässigkeit
erzielen, so dass eine noch höhere
Dichte durch Angabe mehrerer Schichten realisiert werden kann, zumal
der Reflexionsfilm einer bekannten organischen Pigment-Platte nicht
verwendet wird.
-
Die
Erfindung gibt einen Aufbau eines optischen Aufzeichnungsmediums
zum direkten Auslesen der Änderung
des Reflexionsvermögens
ohne Verwendung des Phasenmodulationsverfahrens an.
-
Ein
erfindungsgemäßes optisches
Aufzeichnungsmedium ist ein optisches Aufzeichnungsmedium mit einem
Aufzeichnungsfilm eines Einzelschicht- oder Mehrfachschichtaufbaus
auf einem Substrat, wobei der Aufzeichnungsfilm hauptsächlich aus
einem organischen Material besteht und nach dem Absorbieren eines
Laserstrahls zerlegt wird und eine Brechungsindexänderung
erfährt
und ein Reflexionsvermögen
des optischen Aufzeichnungsmediums im Hinblick auf einen reproduzierenden
Laserstrahl mit einer Wellenlänge
von 380nm bis 450nm beträgt 15%
bis 25% vor der Zerlegung und 0% bis 10% nach der Zerlegung.
-
Somit
liest ein optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung unmittelbar
die Änderung des
Reflexionsvermögens
aus, ohne das oben erwähnte
Phasenmodulationsverfahren zu verwenden.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
-
1 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines optischen
Aufzeichnungsmediums gemäß der Erfindung;
-
2 zeigt
ein Diagramm zur Abhängigkeit des
Reflexionsvermögens
von der Dicke einer organischen Pigmentschicht (organische Materialschicht) und
dem Brechungsindex zur Erläuterung
der Erfindung;
-
3 zeigt
ein Diagramm zur Abhängigkeit des
Reflexionsvermögens
von der Dicke der organischen Pigmentschicht (organische Materialschicht) sowie
dem Brechungsindex zur Erläuterung
der Erfindung;
-
4 zeigt
ein Diagramm zur Abhängigkeit des
Reflexionsvermögens
von der Dicke der organischen Pigmentschicht (organische Materialschicht) sowie
dem Brechungsindex zur Erläuterung
der Erfindung;
-
5 zeigt
ein Diagramm zur Abhängigkeit des
Reflexionsvermögens
von der Dicke der organischen Pigmentschicht (organische Materialschicht) und
dem Brechungsindex zur Erläuterung
der Erfindung;
-
6 zeigt
ein Diagramm zur Abhängigkeit des
Brechungsindex n und des Absorptionskoeffizienten k der organischen
Pigmentschicht (organische Materialschicht) von der Wellenlänge zur
Erläuterung der
Erfindung;
-
7 zeigt
ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex n und
dem Absorptionskoeffizienten k der organischen Pigmentschicht (organische
Materialschicht) zur Erläuterung der
Erfindung;
-
8 zeigt
ein Diagramm der Temperaturverteilung eines optischen Aufzeichnungsmediums zur
Erläuterung
der Erfindung;
-
9 zeigt
ein Diagramm zur Temperaturverteilung eines optischen Aufzeichnungsmediums zur
Erläuterung
der Erfindung;
-
10 zeigt
ein Diagramm zur Temperaturverteilung eines optischen Aufzeichnungsmediums zur
Erläuterung
der Erfindung;
-
11 zeigt
ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen dem Reflexionsvermögen und
der Durchlässigkeit
des Ag von der Dicke;
-
12 zeigt
ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen dem Reflexionsvermögen und
der Durchlässigkeit
des Cu von der Dicke;
-
13 zeigt
ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex n und
dem Absorptionskoeffizienten k der organischen Pigmentschicht (organische
Materialschicht) zur Erläuterung der
Erfindung; und
-
14 zeigt
ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen dem Brechungsindex n und
dem Absorptionskoeffizienten k der organischen Pigmentschicht (organische
Materialschicht) zur Erläuterung der
Erfindung.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ein
optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung gibt einen
Aufbau eines optischen Aufzeichnungsmediums zum direkten Auslesen
der Änderung
des Reflexionsvermögens
an, ohne das oben erwähnte
Phasenmo dulationsverfahren zu verwenden. Wie in einer schematischen
Querschnittsansicht in 1 gezeigt ist, weist der grundlegende
Aufbau einen Aufzeichnungsfilm mit Einzelschicht- oder Mehrfachschichtaufbau
auf einem Substrat 1 auf, wobei der Aufzeichnungsfilm hauptsächlich aus
einem organischen Material zum Absorbieren und Zerlegen eines Laserstrahls
sowie Erzeugen der Brechungsindexänderung besteht, insbesondere
aus einer organischen Pigmentschicht, wobei das Reflexionsvermögen des
optischen Aufzeichnungsmediums in Bezug auf einen reproduzierenden
Laserstrahl mit einer Wellenlänge
von 380nm bis 450nm vor der Zerlegung 15% bis 25% und nach der Zerlegung
0% bis 10% beträgt.
-
Darüber hinaus
ist darauf eine lichtdurchlässige
Schicht 4 auf der Oberfläche ausgebildet. Ein Laserstrahl
L wird von der Seite der lichtdurchlässigen Schicht 4 über eine
optische Linse ausgegeben, die eine Objektivlinse zum Aufzeichnen
und Wiedergeben auf den/von dem Aufzeichnungsfilm, d. h. der organischen
Materialschicht, darstellt.
-
Die
lichtdurchlässige
Schicht ist 10μm
bis 177μm
dick.
-
Das
Substrat 1 kann einen Aufbau mit einem darin ausgebildeten
Führungsgraben 5 aufweisen.
-
Darüber hinaus
kann der sogenannte Erhöhungs/Vertiefungs-Aufzeichnungsmodus
mit jeweils in den Erhöhungen
und den Vertiefungen ausgebildeten Aufzeichnungsbereichen eingesetzt
werden. Ebenso wird in diesem Falle das Reflexionsvermögen in jedem
Aufzeichnungsbereich in Bezug zu dem reproduzierenden Laserstrahl
vor der Zerlegung auf 15% bis 25% und nach der Zerlegung auf 0%
bis 10% eingestellt.
-
Als
organisches Material für
einen Aufzeichnungsfilm kann in Bezug auf den reproduzierenden Laserstrahl
ein Material mit dem Realteil des komplexen Brechungsindex (Brechungsindex
nb) vor dem Aufzeichnen von 1.8 ≤ nb ≤ 4.0
ausgewählt
werden.
-
Darüber hinaus
kann das organische Material, wie später beschrieben wird, in einigen
Fällen
in Bezug auf den reproduzierenden Laserstrahl einen Realteil nb des komplexen Brechungsindex vor dem Aufzeichnen
von 0.5 ≤ nb ≤ 1.2
aufweisen.
-
Darüber hinaus
werden der Realteil des komplexen Brechungsindex (Brechungsindex
na) nach dem Aufzeichnen durch die Zerlegung
und der Realteil des komplexen Brechungsindex (Brechungsindex nb) vor dem Aufzeichnen in dem Material der organischen
Substanz zu 0.16 ≤ |na–nb|/nb ≤ 0.62 in Bezug
zur Wellenlänge
des reproduzierenden Laserstrahls eingestellt.
-
Darüber hinaus
kann der Imaginärteil
des komplexen Brechungsindex (Absorptionskoeffizient k) vor dem
Aufzeichnen durch die Zerlegung 0.01 ≤ k ≤ 0.1 in Bezug auf die oben beschriebene
Wellenlänge
des reproduzierenden Laserstrahls betragen und die Dicke d kann
in dem Material der organischen Substanz bei 50nm ≤ d ≤ 250nm liegen.
-
Darüber hinaus
kann der Imaginärteil
des komplexen Brechungsindex (Absorptionskoeffizient k) vor dem
Aufzeichnen durch die Zerlegung 0.01 ≤ k ≤ 0.2 in Bezug zu die oben beschriebene
Wellenlänge
des reproduzierenden Laserstrahls betragen und die Dicke d kann
in dem Material der organischen Substanz bei 10nm ≤ d ≤ 50nm liegen.
-
Die
organische Materialschicht kann wenigstens zwei oder mehr Schichten
umfassen, wobei eine lichtdurchlässige
Schicht zwischen den organischen Materialschichten vorgesehen ist.
-
Darüber hinaus
kann eine Metallschicht mit einer Filmdicke D von 5nm ≤ D ≤ 20nm benachbart zur
organischen Materialschicht vorgesehen werden.
-
Nun
wird die Erfindung beschrieben.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Die
Erläuterung
erfolgt mit Bezug zu einer schematischen Querschnittsansicht.
-
Ein
optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung weist einen
optischen Plattenaufbau zum Wiedergeben eines auf ein Lichtaufzeichnungsmedium
aufgezeichneten Informationssignals durch eine Lichtmengenänderung
von reflektiertem Licht auf, das durch Laserbestrahlung erzeugt
wurde.
-
Die
optische Platte wird durch sukzessives Ausbilden einer organischen
Pigmentschicht 2, einer dielektrischen Schicht 3 und
einer lichtdurchlässigen Schicht 4 aus
organischen Materialschichten mit einem Aufzeichnungsfilm auf ein
Substrat 1 bereitgestellt.
-
Die
Laserbestrahlung beim Aufzeichnen und Wiedergeben von der optischen
Platte wird durch Bestrahlung von der Vorderseite durchgeführt, d.h.
von der Seite der lichtdurchlässigen
Schicht 4.
-
Die
Neigungstoleranz, d.h. das sogenannte Kippfenster SM eines optischen
Aufzeichnungsmediums und damit der optischen Platte in diesem Beispiel
wird durch eine kurze Wellenlänge
eines Laserstrahls und eine hohe N. A. verkleinert. Um dies zu kompensieren
wird der sogenannte Oberflächenlesemodus
zum Durchführen
der Laserbestrahlung von der auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums ausgebildeten
Seite der dünnen
transparenten Schicht eingesetzt.
-
Unter
der Annahme, dass die Dicke des transparenten Elements auf der Seite
der Laserbestrahlung, d.h. die Dicke der lichtdurchlässigen Schicht,
t beträgt,
ist es erforderlich, dass das Verkippungsfenster SM∼λ/N.A. ist,
oder t muss auf einen kleinen Werte eingestellt werden, falls die
Wellenlänge λ kurz und
die N. A. hoch ist. Deshalb wird Vorderseitenbestrahlung für die Laserbestrahlung
von der Seite des Substrats 1 eingesetzt, das eine große Dicke
aufweist.
-
Das
Substrat 1 weist ein Polycarbonat (PC) Substrat auf, das
beispielsweise durch ein Harzinjektionsverfahren unter Berücksichtigung
von Massenproduktion oder desgleichen ausgebildet wurde. Eine Erhöhung 5L
und eine Vertiefung 5G werden gleichzeitig auf der Oberfläche zum
Zeitpunkt des Ausbildens des Substrats geformt. Darüber hinaus
werden in diesem Fall die Breiten der Erhöhung 5L und der Vertiefung
5G optimal im Hinblick auf ein vorteilhaftes und stabiles Aufzeichnen
auf sowohl der Erhöhung 5L
und der Vertiefung 5G ausgebildet.
-
In
diesem Beispiel beträgt
die Wellenlänge λ des Laserstrahls
in Bezug auf die optische Platte 405nm, falls ein optisches System
mit einer numerischen Apertur N.A. von 0.85 für das optische Linsensystem 10 eingesetzt
wird. In der nachfolgenden Beschreibung betrifft das Reflexionsvermögen des
Materials die Wellenlänge λ von 405nm.
-
In
einem solchen optischen System wird die Dicke t der lichtdurchlässigen Schicht 4 zur
Sicherstellung des oben erwähnten
Kippfensters auf ein ausreichend kleines Niveau eingestellt, wie
etwa 10μm
bis 177μm,
wie bereits berichtet. In diesem Beispiel ist diese auf 100μm eingestellt.
-
Die
lichtdurchlässige
Schicht 4 wird beispielsweise aus einem ultraviolett-härtenden
Harz oder durch Anbringen einer PC Lage ausgebildet.
-
Die
dielektrische Schicht 3 ist beispielsweise auf einer SiO2 Schicht mit einer Dicke von 100nm ausgebildet
und geeignet, ein Auflösen
des UV-härtenden
Harzes in der lichtdurchlässigen
Schicht 4 zu blockieren. Da die dielektrische Schicht 3 im
Wesentlichen dasselbe Reflexionsvermögen aufweist wie beispielsweise
die lichtdurchlässige
Schicht 4 des UV-härtenden
Harzes, können
die lichtdurchlässige Schicht 4 und
die dielektrische Schicht 3 optisch als eine einzelne Schicht
betrachtet werden.
-
Die
dielektrische Schicht 3 kann ebenso eine transparente Materialschicht
aus beispielsweise MgF aufweisen.
-
Als
Verfahren zum Ausbilden der organischen Pigmentschicht 2 der
organischen Materialschicht kann beispielsweise ein Rotationsbeschich tungsverfahren
und ein Abscheidungsverfahren vorgesehen sein. Wie oben erwähnt, wird
das Abscheidungsverfahren im Falle des Ausbildens eines Aufzeichnungsbereichs
in sowohl einer Erhöhung
und einer Vertiefung bevorzugt, da dieses ein Ausbilden eines Films
mit einer gleichmäßigen Dicke
auf sowohl der Erhöhung
und der Vertiefung ermöglicht.
-
Wird
jedoch das Rotationsbeschichtungsverfahren zugrunde gelegt, können Signale
derselben Amplitude von sowohl der Erhöhung als auch der Vertiefung
durch Optimierung der Breiten der Aufzeichnungsbereiche von sowohl
der Erhöhung
und der Vertiefung, der Tiefe der Vertiefung als auch der Rotationsbeschichtungsbedingungen
erhalten werden.
-
Ein
optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung liest unmittelbar über die Änderung
des Reflexionsvermögens
ohne Einsatz des Phasenmodulationsverfahrens aus. Das optische Aufzeichnungsmedium
wurde im Hinblick auf die Diskussion der Verwendung eines organischen
Pigmentmaterials einer organischen Materialschicht in Bezug zum Reflexionsmodulationsverfahren
realisiert.
-
Das
organische Material (organisches Pigmentmaterial) entspricht beispielsweise
einem organischen Material, dessen Reflexionsvermögen ungefähr 20% vor
dem Aufzeichnen beträgt
und sich auf ungefähr
0% nach dem Aufzeichnen in Bezug auf eine Wellenlänge eines
Laserstrahls von 400nm ändert.
-
Darüber hinaus
wird in der Erfindung diese Eigenschaft nicht mittels eines in bekannten
optischen Aufzeichnungsmedien verwendeten Reflexionsfilms realisiert,
sondern durch Optimierung der optischen Eigenschaften des organischen
Pigmentmaterials. Hierin liegt die Besonderheit der Erfindung.
-
Dadurch
kann eine vollständige
Kompatibilität
in Bezug zum Phasenänderungsaufzeichnungsmedium
erzielt werden.
-
Nachfolgend
werden die optischen Eigenschaften des Materials der organischen
Substanz und damit das mit einer solchen Bedingung zu vereinende
organische Pigmentmaterial mit Bezug zu 2 erläutert.
-
2 zeigt
die Änderung
des Reflexionsvermögens
R als dreidimensionale Darstellung, wobei die Filmdicke d der organischen
Pigmentmaterialschicht auf der horizontalen Achse dargestellt ist
und der Realteil des komplexen Brechungsindex (Brechungsindex n)
auf der vertikalen Achse dargestellt ist. In diesem Falle ist der
Imaginärteil
des komplexen Brechungsindex (Extinktionskoeffizient (Absorptionskoeffizient)
k) auf 0.05 eingestellt. Um den Brechungsindex von 20% auf 5% für einen
solchen Filmaufbau zu ändern,
wobei die Filmdicke d z.B. 120nm beträgt, wird eine Brechungsindexänderung
von n = 2.6 auf n = 2.1 verwendet, siehe 2.
-
Hierdurch
wurde bestätigt,
dass im Wesentlichen kein Unterschied hinsichtlich des Extinktionskoeffizienten
vorliegt, wenn dieser im Bereich von 0 ≤ k ≤ 0.1 liegt.
-
Wie
die 2 lehrt, sollte der Brechungsindex 2.5 oder mehr
betragen, um in diesem Falle ein Reflexionsvermögen von 20% zu erzielen. Darüber hinaus
besteht keine obere Begrenzung für
den Brechungsindex um diese Bedingung zu erfüllen. So lässt sich auf einfache Weise
ein größerer Brechungsindex
einsetzen. Jedoch ist es tatsächlich nicht
einfach ein organisches Pigmentmaterial mit einem großen Brechungsindex
bei einer Wellenlänge in
der Umgebung von 400nm zu finden und deshalb ist die Freiheit bei
der Materialauswahl äußerst gering.
-
Ist
darüber
hinaus der Brechungsindex hoch, wie in 3 gezeigt,
ist das Fenster des Reflexionsvermögens im Hinblick auf die Filmdicke
des organischen Pigmentmaterials eingeengt. Beträgt beispielsweise n = 5.0,
so liegt ein Bereich vor, in dem sich das Reflexionsvermögen um 20%
bei einer Änderung
der Filmdicke von nur 5nm ändert.
Um das Fenster bis zu einem gewissen Grad sicherzustellen wird bevorzugt,
dass n ≤ 4.0
beträgt.
-
Die
Verkleinerung des Fensters bei hohem Brechungsindex ist auf ähnliche
Weise in den folgenden Ausführungsformen
zu beobachten.
-
[Zweite Ausführungsform]
-
In
dieser Ausführungsform
ist ein MgF (Magnesiumfluorid)-Film zwischen der organischen Pigmentschicht
und der lichtdurchlässigen
Schicht ausgebildet.
-
Der
Brechungsindex n von MgF beträgt
n = 1.38. Durch Verwenden von Mehrfachinterferenz innerhalb dieser
Schicht kann der Bedingung an das Reflexionsvermögen mit einem geringeren Brechungsindex
eines organischen Materials Rechnung getragen werden.
-
4 betrifft
eine MgF-Dicke von 80nm. Wie in dieser Abbildung dargestellt ist,
wird bei einer Dicke d des organischen Pigmentmaterialfilms von
d = 130nm eine Brechungsindexänderung
von n = 2.3 auf n = 1.8 verwendet.
-
Wird
entsprechend ein Material mit einem Brechungsindex n verwendet,
der kleiner ist als derjenige des Substrats (n = 1.5 in einem PC
Substrat), kann die ausgewählte
Breite des Brechungsindex verbreitert werden. Ebenso besteht in
dieser Ausführungsform
auf ähnliche
Weise eine Lösung
zum Erfüllen
der Bedingung des Reflexionsvermögens
bei Vorliegen eines großen
Brechungsindex.
-
In
den ersten und zweiten Ausführungsformen
wird ein Material mit einem Brechungsindex n eines organischen Pigmentmaterials
verwendet, dessen Brechungsindex größer ist als der Brechungsindex
eines Substrats. Als Beispiel für
ein solches Material lässt
sich ein Triphenylamin-Derivat verwenden.
-
[Dritte Ausführungsform]
-
In
dieser Ausführungsform
ist die organische Pigmentschicht so ausgebildet, dass diese zwischen dünnen Silber
(Ag)-Filmen liegt. Bei einer Laserstrahl-Wellenlänge von λ = 405nm beträgt der Brechungsindex
von Ag gleich 0.173 und der Extinktionskoeffizient beträgt 1.95.
Durch Verwenden von Mehrfachinterferenz in diesen Schichten lässt sich ein
deutlich ausgeprägterer
Mehrfachinterferenzeffekt im Vergleich zur zweiten Ausführungsform
erzielen, so dass die Bedingung an das Reflexionsvermögen mit
einem geringeren Brechungsindex erfüllt werden kann.
-
In 4b liegt ein 12 nm dicker Ag-Film auf der
Substratseite und ein 10 nm dicker Ag-Film auf der Lichteinfallsseite
vor. Wie in dieser Figur dargestellt ist, wird im Falle der organischen
Pigmentfilmdicke von 80 nm zur Änderung
des Reflexionsvermögens
von 20% auf 5% die Brechungsindexänderung von n = 1.8 bis n =
1.55 verwendet. Obwohl bei dieser Ausführungsform das Fenster im Hinblick
auf die Ag-Filmdicke eingeengt ist, lässt sich dennoch ein Vorteil
hinsichtlich des Erzielens eines hohen Modulationsgrades mit einer
geringen Brechungsindexänderung
angeben. Demnach kann ebenso mit dem Falle eines geringen Pigmentbrechungsindex
durch aktives Verwenden von Mehrfachinterferenz umgegangen werden.
-
In
diesem Falle ist es wie bei einem in einer gewöhnlichen CD-R verwendenden
Cyaninmaterial schwierig, einen hohen Brechungsindex in Bezug auf eine
derart kurze Wellenlänge
zu realisieren.
-
5 zeigt
eine Wellenlängendispersion
der optischen Konstante eines typischen Zyanid-basierten Materials.
Dessen Eigenschaften liegen in der Brechungsindexänderung
bei einer Wellenlänge
einer Absorptionsspitze. Deshalb wird Licht in Bezug auf die Absorptionsspitze
auf der Seite zu größeren Wellenlängen hin
zur Bestrahlung verwendet. Um mit einer kurzen Wellenlänge zurechtzukommen
ist es erforderlich, dass die molekulare Struktur kleiner gemacht
wird, da jedoch diesbezüglich
eine Begrenzung besteht, ist es schwierig den obigen Brechungsindex
bei 400nm zu realisieren.
-
Im
Gegensatz hierzu ist der Brechungsindex in einem wie in 5 gezeigten
Spektrum in der Umgebung von 400nm kleiner als 1.5.
-
Nachfolgend
wird derjenige Fall erläutert,
bei dem ein optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung ein Cyanin-basiertes
organisches Pigmentmaterial aufweist.
-
[Vierte Ausführungsform]
-
Obwohl
diese Ausführungsform
denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform aufweist, wird als
organisches Pigmentmaterial ein Cyanin-basiertes Pigment mit einem Brechungsindex
kleiner als 1.5, ein 1-Butyl-2-[5-(-1-Butyl-3,3-Dimethy
Benz[o]indolin-2-Iriden)-1,3-Pentadienyl]-3,3-Dimethyl-1H-Benz[o]Indorium-Perchlorat
verwendet. Die optischen Eigenschaften hiervon sind in 2 dargestellt.
Weist das organische Pigmentmaterial eine Filmdicke von d = 100
nm auf, wird ein organisches Pigmentmaterial, das sich von n = 0.9
auf n = 1.2 ändert,
verwendet, um die Änderung
von 20% auf 5% bezüglich
des Reflexionsvermögens
zu erzielen. Jedoch liegt hinsichtlich eines organischen Pigmentmaterials
mit einem geringen Brechungsindex ein geringer Freiheitsgrad bezüglich dessen
Auswahl vor.
-
Deshalb
wird ersatzweise ein Aufbau basierend auf dem Mehrfachinterferenzeffekt
eingesetzt. Nachfolgend wird eine Ausführungsform für diesen Fall
erläutert.
-
[Fünfte Ausführungsform]
-
In
dieser Ausführungsform
wird eine lichtdurchlässige
Schicht mit einem im Vergleich zum Brechungsindex eines Substrats
größeren Brechungsindex
benachbart zur organischen Pigmentschicht des Materials der dritten
Ausführungsform zum
Verbessern desselbigen über
den Lichtinterferenzeffekt angeordnet.
-
Als
Material mit hohem Brechungsindex wird Si3N4 (n = 2.0) verwendet. Um den Interferenzeffekt zu
maximieren, wird die Filmdicke auf 150 nm eingestellt. Damit lässt sich,
siehe 6, ein Reflexionsvermögen realisieren, das bei Betrachtung
eines Brechungsindex in der Umgebung von 1.5 größer ist als dasjenige im Falle
von 2.
-
Insbesondere
wird bei einer Filmdicke des organischen Pigmentmaterials von d
= 80 nm ein organisches Pigmentmaterial mit einer Änderung
von n = 1.2 auf n = 1.6 verwendet, um das Reflexionsvermögen von
20% auf 5% zu ändern.
-
Bei
den obigen ersten bis vierten Ausführungsformen beträgt das Verhältnis der
Differenz Δ = |na – nb| des Realteils des komplexen Brechungsindex
nach dem Aufzeichnen na und des Realteils
des komplexen Brechungsindex vor dem Aufzeichnen nb, d.h.
|na – nb|/nb, 0.16 oder
mehr in allen Fällen.
-
Da
darüber
hinaus die maximale Reflexionsvermögensänderung mit Annäherung an
den Brechungsindex nach dem Aufzeichnen na von
1.5 erzielt wird, genügt Δn/nb von 0.62 oder weniger für die Brechungsindexänderung
für ein
Material mit einem Brechungsindex von nb =
4.0. Eine Erfüllung
der Brechungsindexänderung
0.16 ≤ Δn/nb ≤ 0.62
erfüllt
die Bedingung an die Änderung
des Reflexionsvermögens.
-
Nachfolgend
wird eine Ausführungsform zum
Optimieren des Imaginärteils
k des komplexen Brechungsindex (Absorptionskoeffizient) im Hinblick auf
den thermischen Aspekt erläutert.
-
[Sechste Ausführungsform]
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird der Absorptionskoeffizient k als 0.05 und 0.1 angenommen. Thermische
Berechnungen werden zur Erzielung der thermischen Eigenschaften
durchgeführt.
Hierbei werden als zu diesem Zeitpunkt zu verwendende physikalische
Werte solche Werte eingesetzt, die experimentell erfasst wurden.
Ein dem Experiment entsprechender Berechungsalgorithmus wird zugrundegelegt
(Y. Sabi et al., Technical Digest of ISOM/ODS. 1999. Kauai, Seite
234). Das Wärmeleitfähigkeitsverhältnis des
organischen Pigments stimmt mit demjenigen des Substrats überein,
das 0.193 J/m·s·K beträgt.
-
Ein
optisches System zur Wiedergabe mit einer Laserstrahlwellenlänge λ = 405 nm,
einer numerischen Apertur einer Objektivlinse von N.A. = 0.85, einer
Lineargeschwindigkeit im Fokuspunkt von v = 2.0 m/s und einer Laserstrahlleistung
bei der Wiedergabe von Pr = 0.3 mW seien
zugrundegelegt.
-
Als
Laserstrahlleistung zur Wiedergabe Pr wird
ein typischer Wiedergabe-Leistungswert eines ähnlichen optischen Systems
verwendet. Tatsächlich ist
eine geringere Intensität
im Vergleich hierzu nicht praktikabel, da dies zu einer Vergrößerung der Rauschkomponente
führt.
-
Der
Brechungsindex des organischen Pigmentmaterials beträgt n = 2.7
und die Filmdicke beträgt
d = 100 nm. Dadurch wird das Reflexionsvermögen auf ungefähr 20% eingestellt.
-
Was
die Erwärmung
anbelangt, wird eine Verteilung innerhalb der organischen Pigmentmaterialschicht
in einem Querschnitt senkrecht zur Schichtoberfläche, d.h. in einer Dickenrichtung
z, ermittelt. Das Ergebnis ist in 7 und 8 dargestellt. 7 zeigt
den Fall eines Absorptionskoeffizienten k von 0.05 und 8 zeigt
den Fall des Absorptionskoeffizienten k von 0.1. Wie diesen Abbildungen
entnommen werden kann, werden 100°C leicht überschritten,
falls der Absorptionskoeffizient k größer als 0.05 ist, jedoch liegt
in Anbetracht der thermischen Zerlegungsrate eines gewöhnlichen
organischen Pigmentmaterials von ungefähr 200°C die Temperatur zum Zeitpunkt
der Zerlegung vorzugsweise unterhalb von 200°C.
-
Da
die Temperatur jedoch bereits 200°C
zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei einem Absorptionskoeffizienten
k von 0.1 erreicht, wird der Absorptionskoeffizient k für den praktischen
Einsatz vorzugsweise kleiner als 0.1 gewählt.
-
Falls
im Gegensatz hierzu überhaupt
keine Absorption auftritt, besteht keinerlei Problem hinsichtlich
der zum Zeitpunkt der Wiedergabe erreichten Temperatur, jedoch wird
die Temperatur ebenso zum Zeitpunkt des Aufzeichnens der Information nicht
erhöht
und dadurch tritt ein Problem auf, da ein Aufzeichnen unmöglich wird
oder extrem große
Aufzeichnungsleistungen erforderlich wären. Wie in den Beispielen
zum Absorptionskoeffizient k von 0.05 und 0.1 gezeigt ist, wird
k ≥ 0.01
zum Ermöglichen
des Aufzeichnens bevorzugt, falls die Erwärmung und der Absorptionskoeffizient
k in diesem Bereich proportional zueinander sind.
-
Darüber hinaus
beträgt
die maximale Filmdicke des Aufzeichnungsfilms vorzugsweise ungefähr 250 nm,
da die Fokustiefe in einem optischen System mit einer hohen N. A.
ebenso kurz ist.
-
Nachfolgend
wird der Fall betrachtet, bei dem eine Filmdicke der organischen
Pigmentschicht als Schicht aus organischem Material dünn ist.
-
[Siebte Ausführungsform]
-
Die
Filmdicke wird auf 50nm eingestellt und k beträgt 0.1. Das Ergebnis ist in 9 gezeigt.
Demnach wird die erreichte Temperatur ungefähr auf die Hälfte abgesenkt,
da die Wärmedispersionsrate
im Substrat bei derart dünnen
Filmen ausreichend hoch ist. Deshalb lässt sich die Temperatur selbst
im Falle von k = 0.2 steuern. Um eine derartige Filmdicke zu realisieren,
wird der Film eher durch Abscheidung als durch Rotationsbeschichtung
ausgebildet. Die Dicke des Films kann bis zu ungefähr 10nm
dünn sein,
um als abgeschiedener Aufzeichnungsfilm zu dienen. In dem Filmdickenbereich
lässt sich
die Temperatur selbst im Falle von 0.01 ≤ k ≤ 0.2 steuern.
-
Nachfolgend
wird die Durchlässigkeit
diskutiert.
-
Ein
optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung weist grundlegend
lediglich eine organische Pigmentschicht auf. Deren Durchlässigkeit
ist hoch. Beispielsweise beträgt
die Durchlässigkeit 67%
in Bezug zum Reflexionsvermögen
von 19% im Falle von d = 100 nm, n = 2.7, k = 0.05 bei der fünften Ausführungsform.
Deshalb kann bei einem solchen Aufzeichnungsmedium eine Platte beispielsweise
einen Aufbau mit mehreren Aufzeichnungsschichten mit zwei oder mehr
Schichten aus organischem Material (organischen Pigmentschichten)
aufweisen, die beispielsweise über
eine lichtdurchlässige
Schicht laminiert sind und jeweils als Aufzeichnungsfilm bei der Durchführung einer
Aufzeichnung dienen. Im Falle eines Zweischichtaufbaus mit ersten
und zweiten organischen Pigmentschichten lässt sich eine Wiedergabe in
Bezug zur ersten organischen Pigmentschicht auf der Lichteinfallsseite
sowie eine Wiedergabe in Bezug zur zweiten organischen Pigmentschicht
hinsichtlich des durch die erste organische Pigmentschicht hindurchgetretenen
Laserstrahls durch Ändern
der Position des Brennpunktes erzielen. Darüber hinaus kann der Aufbau
so gestaltet sein, dass ein Reflexionsvermögen von 20% für die zweite
organische Pigmentschicht erzielt wird.
-
Bei
der obigen Ausführungsform
werden die verbleibenden 12% des Lichtes, die in Bezug auf die einfallende
Lichtenergie verschieden sind von den 19% des reflektierten Lichtes
sowie den 67% des hindurchgelassenen Lichtes in der organischen
Pigmentschicht absorbiert. Dadurch erreicht die Temperatur 100°C. Um somit
eine gewünschte
erreichte Temperatur zu erhalten, sollte die Absorption des organischen
Films ungefähr
12% betragen. Wird jedoch ein Reflexionsfilm aus A1 oder Ag, wie
in den bekannten optischen Platten eingesetzt, als Reflexionsfilm
verwendet, beträgt
die Lichtenergieabsorption 80%, selbst falls das Reflexionsvermögen auf 20%
durch den Mehrfachinterferenzeffekt eingeschränkt wird. Ebenso steigt die
Temperatur durch den Einfluss einer geringen Wärmeleitfähigkeit des organischen Pigmentfilms
sehr stark an. Deshalb lässt
sich in einem solchen System ein Reflexionsfilm nicht verwenden.
-
Darüber hinaus
kann das Reflexionsvermögen
aus optischen Gesichtspunkten nicht 20% betragen, selbst falls ein
Metallfilm mit einem geringen Reflexionsvermögen verwendet wird und eine
Wellenlänge
400 nm beträgt
(Cu, Au, oder desgleichen).
-
[Achte Ausführungsform]
-
In
den obigen ersten bis vierten Ausführungsformen beträgt das Verhältnis der
Differenz Δ = |na – nb| des Realteils des komplexen Brechungsindex
nach dem Aufzeichnen na und des Realteils
des komplexen Brechungsindex vor dem Aufzeichnen nb, d.h.
|na – nb|/nb, 0.16 oder
mehr in allen Fällen.
-
Da
darüber
hinaus die maximale Änderung des
Reflexionsvermögens
durch Annähern
an den Brechungsindex nach dem Aufzeichnen na von
1.5 erzielt werden kann, ist ein Δn/nb von 0.62 oder weniger ausreichend für die Brechungsindexänderung
für ein
Material mit einem Brechungsindex von nb =
4.0. Ein Erfüllen
der Brechungsindexänderung
0.16 ≤ Δn/nb ≤ 0.62
erfüllt
die Bedingung hinsichtlich der Änderung
des Reflexionsvermögens.
-
Wird
hilfsweise ein dünner
Metallfilm verwendet, kann bei einem Reflexionsvermögen von
ungefähr
20% beispielsweise ein Metallfilm mit einer Dicke von ungefähr 20 nm
verwendet werden, zumal das Reflexionsvermögens des Metallfilms nicht
stark von der Art des Metalls abhängt. Obwohl in dieser Ausführungsform
Cu gezeigt ist, können
dieselben Auswirkungen erwartet werden, falls andere Metalle verwendet
werden. Das Reflexionsvermögen
der Schichten aus organischem Material (organische Pigmentschichten)
bei einer Filmdicke des Cu von 20 nm und 10 nm sind jeweils in 12 und 13 dargestellt.
-
Bei
einem 20nm dicken Metallfilm lässt
sich der 15% übersteigende
Bereich des Reflexionsvermögens
vor dem Aufzeichnen breiter angeben, wobei jedoch im Gegensatz hierzu
der Bereich von 0 bis 10% im Reflexionsvermögen nach der Aufzeichnung klein
wird. Jedoch ist bei diesem Aufbau ersichtlich, dass das obige Gebiet
mit einem Reflexionsvermögen
von 15% bis 25% vor der Zerlegung, d.h. vor dem Aufzeichnen, und
ein Reflexionsvermögen
von 0% bis 10% nach der Zerlegung, d.h. nach dem Aufzeichnen, vorliegen.
-
Da
somit die optische Bedingung erfüllt
ist, lässt
sich ein Metallfilm zur thermischen Optimierung verwenden.
-
Falls
die Cu-Filmdicke größer als
20 nm ist, kann kein optisches Fenster erzielt werden, da das Gebiet
mit einem Reflexionsvermögen
von 0 bis 10% eingeengt ist und damit ist dies nicht praktikabel. Falls
darüber
hinaus das Reflexionsvermögen
des Metallfilms hoch ist, tritt das Problem des Erwärmungsanstiegs
wie oben erwähnt
hervor. Falls 12% der einfallenden Lichtmenge in der organischen
Pigmentschicht absorbiert werden, steigt die Temperatur auf 100°C an, falls
jedoch die Reflexion von dem Metallfilm beispielsweise 25% beträgt und diese
einfach in dem organischen Pigment absorbiert wird, steigt die Temperatur
auf 300°C
an, was dreimal diesem Wert entspricht (falls die Raumtemperatur
die Offset-Temperatur darstellt).
-
Tatsächlich können die
Temperatureigenschaften aufgrund des optischen Mehrfachinterferenzeffektes
und des Wärmedispersionseffektes durch
Anordnen des organischen Pigmentes benachbart zu dem Metall mit
einer hohen Leitfähigkeit über verschiedene
Parameter geändert
werden. Beträgt
die Metallfilmdicke allgemein mehr als 20 nm, ist eine Verschlechterung
aufgrund des Anstiegs der Temperatur wegen eines zu hohen Reflexionsvermögens erheblich.
-
Falls
die Metallfilmdicke D 10 nm dünn
ist, ist der optische Reflektionseffekt des Metallfilms klein, so
dass, wie in 13 gezeigt ist, das Gebiet,
welches die Bedingung des Reflexionsvermögens nach dem Aufzeichnen erfüllt, weiter
vergrößert wird,
wodurch die Freiheiten hinsichtlich der Gestaltung des Films erweitert
werden. Da darüber
hinaus die metallische Wärmeleitfähigkeit
ausreichend größer ist
als diejenige des organischen Pigmentes, ist dies thermisch von
Vorteil und somit wird der Metallfilm weiter bevorzugt.
-
Falls
die Metallfilmdicke D kleiner als 5 nm ist, wird die metallische
Wärmeleitfähigkeit
sehr stark erniedrigt, so dass der thermische Effekt verschwindet
und zudem der Reflexionseffekt ebenso vom optischen Gesichtspunkt
aus nichtig wird, weshalb Metallfilme in einem Bereich größer als
5 nm bevorzugt werden.
-
Wie
der obigen Beschreibung entnommen werden kann, lässt sich ein Aufzeichnen mit
hoher Dichte durchführen,
da ein optisches Aufzeichnungsmedium mit dem erfindungsgemäßen Aufbau
den Einsatz eines Laserstrahls kurzer Wellenlänge ermöglicht und zudem wird die vollständige Kompatibilität im Hinblick
auf ein Phasenänderungsaufzeichnungsmedium
durch Erniedrigen des Reflexionsvermögens erzielt.
-
Das
optische Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung
ist nicht auf obige Ausführungsformen beschränkt, es
ist jedoch selbstverständlich,
dass verschiedene Konfigurationen und Modifikationen angegeben werden
können,
ohne vom grundlegenden Aufbau der Erfindung abzuweichen.
-
Wie
oben erwähnt
ist, lässt
sich mit einem optischen Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung ein solches
von außerordentlichem
Nutzen angeben, zumal eine Aufzeichnung mit Licht und hoher Dichte
unter Verwendung eines Laserstrahls mit kurzer Wellenlänge (380
nm bis 450 nm) realisiert werden kann und eine vollständige Kompatibilität im Hinblick
auf ein Phasenänderungsmaterial
bereitgestellt ist.
-
Da
erfindungsgemäß die Erhöhungs/Vertiefungsaufzeichnung
(„landgroove
recording") durchgeführt werden
kann, werden sehr vorteilhafte Effekte für die Praxis wie etwa eine
höhere
Dichte erzielt.
-
Obwohl
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Abbildungen beschrieben
wurden, ist zu erkennen, dass die Erfindung nicht auf die obigen
Ausführungsformen beschränkt ist
und dass ein Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen
durchführen
kann, ohne vom Sinn und Schutzbereich der in den beigefügten Ansprüchen definierten
Erfindung abzuweichen.