JP2000306269A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 融解し難いベース材料中にマスク材料を分散
させて流れ難くすることにより、繰り返し使用回数を大
幅に向上させることができる光ディスクを提供する。 【解決手段】 情報を記録再生する層６，１０と、照射
光強度が強くなると光透過率が上がるマスク効果を有す
るマスク層４とが積層して形成され、前記マスク層を透
過する光スポット径が前記マスク層に入射する光スポッ
ト径よりも実質的に縮小する様になされている光ディス
クにおいて、前記マスク層は、前記マスク効果を生じる
温度で融解するマスク材料１２Ａをベース材料１２Ｂ中
に分散させることにより形成される。これにより、繰り
返し使用回数を大幅に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度に情報を光
学的に記録再生することができる光ディスクに係り、特
に電子計算機のデータ、ファクシミリ信号、デジタルオ
ーディオ信号、デジタルビデオ信号などのデジタル情報
を、高密度に記録再生することが可能な光ディスクに関
する。尚、本明細書中で記録再生と云う場合は、記録す
ること、再生すること、記録しながら再生すること、を
意味する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多量に情報を記録することがで
きてアクセス時間も短い記録媒体として光ディスクが知
られているが、情報化社会の発達に伴って、更なる高密
度記録が望まれている。そして、高密度に情報を光学的
に記録再生する方法として、例えば以下のような方法が
提案されている。すなわち、この方法としては記録再生
用のレーザ光の波長を短くすること、光ディスクに集光
するレンズのＮＡ（開口数）を大きくすること、情報の
記録する記録層を多層にすること、記録するレーザ光の
波長を変えて多重に記録すること、マスク層を形成して
実質的に光スポット径を小さくすること、等の方法があ
る。この内、マスク層を形成し実質的にスポット径を小
さくする手法は、例えば特開平５−１２６７３号公報、
特開平５−１２７１５号公報、特開平５−２８４９８号
公報、特開平５−２８５３５号公報、特開平５−７３９
６１号公報及び特開平８−３１５４１９号公報等に開示
されている。

【０００３】マスク層を有する光ディスクは、例えば図
７に示すように形成されている。図７（Ａ）は再生専用
の光ディスクの断面図を示し、図７（Ｂ）は記録と再生
が可能な光ディスクの断面図を示している。図７（Ａ）
に示すように再生専用の光ディスクは、透明基板２上
に、マスク層４、反射層６及び保護層８を順次積層して
形成される。この透明基板２のマスク層４側の表面には
図示しないピット等の情報が形成されている。図７
（Ｂ）に示す記録再生用の光ディスクは上記反射層６に
代えて記録層１０が設けられている。図７（Ｂ）中の透
明基板２の表面には、案内溝やアドレス情報などが形成
されている。

【０００４】そして、透明基板２側から記録或いは再生
用のレーザ光Ｌが照射される。一般に、マスク層４の材
料としては、相変化材料、フォトクロミック材料、サー
モクロミック材料等が用いられる。そして、このマスク
層４は、レーザ光Ｌが照射しないとき、或いは弱いとき
は、透過率が小さく、光強度が強くなるとこのマスク層
４は、光学的に或いは光を吸収して温度が上がることに
より熱的に変化して、光の透過率が上がり、図８に示す
ようにマスク層を透過したスポット径が実質的に小さく
なる。すなわち、図８は、マスク層に入射した光の強度
分布と、マスク層を透過した光の強度分布の例を模式的
に示した図であり、マスク層を透過した光の強度分布が
狭まっており、この作用を利用して小さなピットを記録
再生することが可能となる。この作用を利用した時に、
光ディスク面に現れる光スポットの状態が図９に示され
ている。

【０００５】図９はマスク層に入射する光スポットと光
を吸収して温度が上がることによって透過率が上がるマ
スク層を透過する光スポットとの関係を示す図である。
光ディスクを回転させながら一定強度の光を連続して照
射すると、光ディスク上の例えばＢ点は、光スポット１
１のＡ点からＢ点までの光強度を積分した強度の光が照
射される。この光を吸収して変換された熱から、熱伝導
や輻射で失われる熱を引いた熱で温度が上昇し、マスク
層の透過率が上がる。よって、透過率の上がる部分は、
光ディスク回転方向で云うと、スポット径の後ろ部分
（後流側）になり、実質的にスポット径が縮小する。図
中において、斜線で示すエリアＣの部分は、マスク層を
透過した光スポットを示し、このエリアＣを除いた円形
のエリアＤは、マスク層を透過しない光スポットを示し
ている。このように、マスク層を形成することにより、
実質的にスポット径が小さくなり、高密度な光ディスク
の記録再生が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したマ
スク層４の材料である相変化材料やサーモクロミック材
料は、或る一定以上の温度に昇温することにより融解し
てマスク効果を発揮するが、この融解した状態では流動
化して初期の成膜位置から僅かずつではあるが移動し易
くなる。このため、この光ディスクを繰り返し使用する
と、マスク層４の材料が成膜した位置から流動化して徐
々に移動し、マスク効果が徐々に小さくなり、数千回程
度繰り返し使用するとマスク効果がほとんどなくなって
しまう問題があった。特に、スチル再生のように短時間
に連続して何回も同じ所を繰り返し再生する場合には、
特定の箇所に熱が溜り易くなってマスク効果の減少が特
に顕著であった。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、そ
の目的は、融解し難いベース材料中にマスク材料を分散
させて流れ難くすることにより、繰り返し使用回数を大
幅に向上させることができる光ディスクを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、情報を記録再生する層と、照射光強度が強くなると
光透過率が上がるマスク効果を有するマスク層とが積層
して形成され、前記マスク層を透過する光スポット径が
前記マスク層に入射する光スポット径よりも実質的に縮
小する様になされている光ディスクにおいて、前記マス
ク層は、前記マスク効果を生じる温度で融解するマスク
材料をベース材料中に分散させることにより形成されて
いる。これにより、マスク層に分散されたマスク材料が
融解しても、固体状態を維持するベース材料により融解
状態のマスク材料の移動は阻止されることになり、従っ
て、マスク効果の減少は発生せず、この繰り返し使用回
数を向上させることが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光ディスク
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明の光ディスクの一例を示す拡大断面模式図であり、図
１（Ａ）は再生専用の光ディスクを示し、図１（Ｂ）は
記録再生用の光ディスクを示す。尚、先に説明した従来
の光ディスクと同一部分には同一符号を付して説明す
る。図１（Ａ）に示すように、再生専用の光ディスクＤ
１は、単板ディスクを示し、透明基板２上に、本発明の
特徴とするマスク層１２、記録再生する層としての反射
層６、及び保護層８を順次積層して構成されている。そ
して、図２（Ａ）に示す記録再生用の光ディスクＤ２
は、上記反射層６に代えて記録再生する層としての記録
層１０が設けられる。尚、図１（Ａ）の再生専用の光デ
ィスクＤ１のマスク層１２の反射層側の表面にはピット
２Ａ等の情報が形成されており、図１（Ｂ）に示すマス
ク層１２には案内溝やアドレス情報２Ｂ等が形成されて
いる。そして、透明基板２側から記録、再生用のレーザ
光Ｌを入射するようになっている。

【０００９】上記透明基板２としては、例えばポリカー
ボネート樹脂を用いることができる。また、反射層６と
しては、例えばＡｌ（アルミニウム）膜が用いられる。
上記記録層１０としては相変化材料や光磁気材料、有機
材料などを用いることができる。この記録層１０として
相変化材料を用いる場合には、この記録層１０は複数の
積層膜よりなる。この積層膜を具体的に述べると、マス
ク層１２に近い方から、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 誘電体膜、Ａ
ｇＩｎＳｂＴｅやＧｅＳｂＴｅなどの相変化材料膜、Ｚ
ｎＳ−ＳｉＯ₂ 誘電体膜、Ａｌ膜などの伝熱膜である。
保護層８の材料としては、フォトポリマーなどが用いら
れる。尚、記録層１０としては相変化材料や有機媒体等
があるが、上述のように本実施例では相変化材料を用い
た。また、マスク層１２の光透過率が上がる温度は、記
録層１０で記録や消去が行なわれる温度よりも低く設定
されている。

【００１０】そして、上記マスク層１２は、照射強度が
強くなると光透過率が上昇するようになるマスク効果を
有するマスク材料１２Ａを、融解し難いベース材料１２
Ｂ中に混合して分散させて形成されている。このベース
材料１２Ｂとしては、フォトポリマーのような樹脂を用
いることができる。また、このマスク材料１２Ａとして
は、サーモクロミック材料や相変化材料を用いることが
できる。ここで、ベース材料１２Ｂはマスク材料よりも
融点は高い方が望ましいが、光の吸収率が小さければ、
マスク効果が生じている最高温度よりも融点は低くても
かまわない。何故ならば、マスク材料は光を効率良く吸
収して高温になるが、ベース材料は光の吸収が小さいの
で、マスク材料よりも温度低くて融点に至らないからで
ある。尚、図示例では、マスク材料１２Ａを便宜的に粒
状に表現しているが、実際には均一な混練り状態にあ
る。また、本実施例では電子供与性呈色化合物と電子受
容性顕色剤の２成分からなるサーモクロミック材料を用
いているが、このサーモクロミック材料は、約１７０℃
で融解して液状となる。液状となったサーモクロミック
材料は、表面張力などの関係で光（レーザ光）の照射さ
れた位置の周辺に移動することが多く、繰り返し使用す
ると情報の記録されているトラックの周辺に移動して、
マスク効果が無くなってしまう。

【００１１】この課題を解決するために、ここでは上述
したように、サーモクロミック材料をベース材料として
のフォトポリマーと混合し、２Ｐ法でディスクを成形
し、同時にマスク層１２を形成した。具体的には、ま
ず、サーモクロミック材料として、ロイコ色素ＧＮ２
（山本化成製）と１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）エタン（和光純薬製）を用い、ベース母材としての
フォトポリマーとしてＸＲ１１（住友化学製）を用い、
これらを１：２：７の割合で１５０℃に加熱して混合
し、サーモクロミック材料とフォトポリマーの混合材料
をつくった。次に、スタンパー上に、この混合材料を一
様な幅で円形に一周滴下し、その上にポリカーボネート
樹脂製の基板２を置き、このポリカーボネート基板２を
石英ガラス板で加圧し、同時に紫外線を照射してマスク
層１２付きの基板を成形した。このマスク層１２の透過
率は６３５ｎｍで約３〜１０％である。再生専用の光デ
ィスクＤ１を製造する場合には、この上に反射層６を成
膜し、記録再生が可能な光ディスクＤ２を製造する場合
にはマスク層１２の上に記録層１０を形成した。このよ
うに、マスク材料が融解する温度でも融解しないベース
材料中にマスク材料を分散させておくと、マスク材料が
融解して液状となってもこれが移動できないのでマスク
効果の劣化が押さえられる。図２は、上記マスク層１２
の分光特性を示すグラフである。記録再生に用いるレー
ザ光の波長は約６３５ｎｍであり、この光を吸収して高
温になり、光透過率が上がる。

【００１２】以上のように形成した光ディスクＤ１、Ｄ
２の記録情報を、図３に示すような記録再生装置を用い
て繰り返し再生した。この記録再生装置２０は、再生用
のレーザ光Ｌを発生するレーザ素子２２と、レーザ光を
平行光にするコリメータレンズ２４と、グレイティング
２６と、偏光プリズム２８と、１／４波長板３０と、レ
ーザ光Ｌを光ディスクＤ１、Ｄ２に集光させる対物レン
ズ３２と、偏光プリズム２８より分岐されてくる光ディ
スクＤ１、Ｄ２からの反射光を集光する集光レンズ３４
と、この反射光からフォーカス情報とトラッキング情報
を得るためのシリンドリカルレンズ３６と、集光された
光を検出する光検出器３８とにより主に構成されてお
り、この光検出器３８により光ディスクＤ１、Ｄ２から
の反射光を検出することにより光ディスクＤ１、Ｄ２の
記録情報を再生する。図４は本実施例で用いたサーモク
ロミック材料の温度と光透過率との関係を示したグラフ
である。マスク層に入射する光強度が強くなると、吸収
される光強度が増大してマスク層の温度が上がり、光透
過率が高くなる。このサーモクロミック材料は、１７０
℃近くで融解して液状になる。

【００１３】すなわち、本実施例で用いたサーモクロミ
ック材料は、約５０℃以上で徐々に光透過率が増大する
が、５０℃以下では光透過率はほとんど変化がない。５
０℃以下での光透過率は、サーモクロミック材料の量
（蒸着の場合は蒸着膜厚）に依存する。マスク効果が生
じるレーザ光の照射を繰り返すと、サーモクロミック材
料の移動や破壊により、５０℃以下での光透過率が徐々
に増大する。繰り返し特性は、このサーモクロミック材
料の５０℃以下の光透過率の変化で測定した。すなわ
ち、光ディスクの同一場所に、波長６３３ｎｍのレーザ
光を、対物レンズのＮＡ０．６５で集光して、３０ｍｓ
ｅｃ間隔（２０００ＲＰＭに相当）で１μｓｅｃ（２０
００ＲＰＭの場合、１００ｍｍφの光ディスク上では光
照射される時間は約０．１μｓｅｃであるので、約１０
倍厳しい条件での測定である）の間、１．５ｍＷの光を
繰り返し照射して、５０℃以下でのサーモクロミック材
料が当初の光透過率の２倍の光透過率となった時の繰り
返し照射回数をもって、繰り返し回数とした。測定に用
いた光ディスクの当初の透過率は、約５％に統一して行
なった。評価に際しては、従来の光ディスクと本発明の
光ディスクをそれぞれ３枚ずつ製造して評価を行なっ
た。

【００１４】この時の結果を図５に示す。この図５から
明らかなように、マスク材料のみで形成した従来の光デ
ィスクの場合の繰り返し特性は、数百回程度でマスク効
果は劣化してしまうが、本実施例のマスク層を有する光
ディスクの場合は約２万回の繰り返し性があり、良好な
結果を得られることが判明した。上記実施例において
は、単板の光ディスクを例にとって説明したが、これに
限定されず、貼り合わせ光ディスクや２層光ディスクに
も本発明を適用できるのは勿論である。例えば図６は貼
り合わせ光ディスクＤ３の拡大断面模式図を示してい
る。図６に示す光ディスクＤ３の製法は、まず、案内溝
４０等の形成された保護基板４２上に、Ａｌ膜、ＺｎＳ
−ＳｉＯ₂ 誘電体膜、ＡｇＩｎＳｂＴｅ相変化材料膜及
びＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 誘電体膜の積層からなる記録層１０
を形成して記録層付き保護基板４２を作成する。

【００１５】次に、この記録層付き保護基板４２と同じ
外径、内径の０．６ｍｍ厚のポリカーボネート樹脂製の
透明基板２の上面全面に、先に説明した実施例と同じも
のを同じように混合した混合物、すなわちサーモクロミ
ック材料とベース材料であるフォトポリマーとの混合物
を滴下して塗布し、その上に上記記録層付き保護基板４
２を記録層１０が向き合うように置き、約１８００ｒｐ
ｍで回転させてサーモクロミック材料の混合した混合物
を約２μｍの厚さにしてマスク層１２を形成すると同時
にこれに紫外線を照射して貼り合わせた。このように形
成した貼り合わせ光ディスクＤ３も先に説明したと同様
な作用効果を発揮することが可能である。この光ディス
クＤ３の記録再生の場合にも、貼り合わせたポリカーボ
ネート樹脂製の透明基板２側からレーザ光Ｌを入射して
行なう。貼り合わせるポリカーボネート製樹脂の透明基
板２の厚みは、０．６ｍｍである必要がなく、レンズの
開口数（ＮＡ）が更に高いときは、０．３ｍｍ〜０．１
ｍｍの厚みでも良い。また、透明基板２の材料はポリカ
ーボネート樹脂である必要はなく、アクリル樹脂、ガラ
ス等でもよい。

【００１６】また、記録層１０の材料として、相変化記
録材料を用いたが、有機材料でもかまわない。また、再
生専用の光ディスクの場合は、Ａｌ等の反射膜を記録層
の代わりに用いる。更に、以上の各実施例では、ベース
材料としてフォトポリマーを用いたが、これに限定され
ず、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタ
クリレート、ポリビニルクロライド、脂環式ポリオレフ
ィンなどの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性
樹脂等の高分子材料、或いはＺｎＳ、ＭｇＦ₂、ＳｉＯ₂
等の無機材料を用いてもよい。この無機材料の場合
は、サーモクロミック材料と共蒸着で成膜する。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
クによれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。融解し難いベース材料中にマスク材料を分散
させて流れ難くすることにより、繰り返し使用回数を大
幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの一例を示す拡大断面模式
図である。

【図２】マスク層の分光特性を示すグラフの図である。

【図３】記録再生装置を示す図である。

【図４】本実施例で用いたサーモクロミック材料の温度
と光透過率との関係を示したグラフの図である。

【図５】本発明の光ディスクと従来の光ディスクの評価
結果を示す図である。

【図６】本発明の光ディスクの変形例を示す拡大断面模
式図である。

【図７】従来の光ディスクを示す拡大断面模式図であ
る。

【図８】マスク層に入射した光の強度分布と、このマス
ク層を透過する光の強度分布の模式図である。

【図９】マスク層に入射する光スポットと光を吸収して
温度が上がって透過率が上がるマスク層を透過する光ス
ポットとの関係を示す図である。

【符号の説明】

２…透明基板、４…マスク層、６…反射層（記録再生す
る層）、８…保護層、１０…記録層（記録再生する
層）、１２…マスク層、１２Ａ…マスク材料、１２Ｂ…
ベース材料、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…光ディスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報を記録再生する層と、照射光強度が
   強くなると光透過率が上がるマスク効果を有するマスク
   層とが積層して形成され、前記マスク層を透過する光ス
   ポット径が前記マスク層に入射する光スポット径よりも
   実質的に縮小する様になされている光ディスクにおい
   て、前記マスク層は、前記マスク効果を生じる温度で融
   解するマスク材料をベース材料中に分散させることによ
   り形成されていることを特徴とする光ディスク。