JP2001202657A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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６，８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、電子供与性呈色化合物と電
子受容性顕色剤とからなるサーモクロミック材料のマス
ク膜１２Ａと、このマスク膜の少なくとも一方の面に形
成されて前記マスク膜に補給するための電子受容性顕色
剤からなる補給膜１２Ｂ，１２Ｃとよりなる。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可能と
なる。

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、情報を
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
５に示すように形成されている。図５（Ａ）は再生専用
の光ディスクの断面図を示し、図５（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５（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５
（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５（Ｂ）中の透
明基板２のマスク層４側の表面には、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６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６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７に示され
ている。

【０００５】図７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。このような、マスク効果の減少は、マ
スク層として電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色剤
とからなるサーモクロミック材料を用いた場合は、顕著
に現れていた。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、マスク膜の少なくともいずれか一方の面に、
熱によって流動化して移動した材料を補給する補給膜を
設けることにより、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】本発明者等は、マスク効
果の劣化の原因について鋭意研究した結果、マスク層の
材料の流動化に伴う移動量は、電子供与性呈色化合物よ
りも電子受容性顕色剤の方が大きく、従って、この移動
に伴う材料の不足分を補給するような補給膜を設けれ
ば、マスク効果の劣化を防止することが可能となる、と
いう知見を得ることにより本発明に至ったものである。
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、電子供与性呈色化合物
と電子受容性顕色剤とからなるサーモクロミック材料の
マスク膜と、このマスク膜の少なくとも一方の面に形成
されて前記マスク膜に補給するための電子受容性顕色剤
からなる補給膜とにより形成されている。これにより、
マスク膜中の材料の内、移動し易い電子受容性顕色剤が
移動して不足気味になっても、これに接合して設けた補
給膜から電子受容性顕色剤が補給されることになり、従
って、マスク層全体としての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、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（Ｂ）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の透明基板２の
マスク層１２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）に示す透明基板２のマスク層１２
側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】ここで、本発明の特徴とするマスク層１２
は、電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色剤とからな
るサーモクロミック材料のマスク膜１２Ａと、このマス
ク膜１２Ａの少なくとも一方の面、図示例にあっては両
方の面に接合して形成されてマスク膜１２Ａへ補給する
ための電子受容性顕色剤からなる補給膜１２Ｂ、１２Ｃ
とにより構成されており、後述するように上記マスク膜
１２Ａ中で不足気味になる電子受容性顕色剤を補給し得
るようになっている。本実施例では上記マスク膜１２Ａ
として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、温度の上昇と共に溶解し、約
１７０℃で液状となる。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傾向となる。

【００１１】この場合、サーモクロミック材料の移動量
は、電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色剤とで等し
くはなく、電子受容性顕色剤の方が遥かに大きい。この
理由は確かではないが、分子量の違いにより、分子量の
小さい電子受容性顕色剤の移動量が大きくなるものと推
測される。例えば電子供与性呈色化合物として３，３−
ビス（４−ジエチルアミノ−２−エトキシフェニル）−
４−アザフタリド（商品名 ＧＮ２ 山本化成株式会社
製）を用い、電子受容性顕色剤として２，２−ビス（４
−ヒドロキシフェニル）エタン（ＢＨＰＥ）を用いた場
合には、上記ＧＮ２の分子量は、上記ＢＨＰＥの分子量
の約２．５倍になる。この分子量の違いにより、電子受
容性顕色剤（ＢＨＰＥ）の移動量の方が遥かに大きいの
ではないかと考えられる。この課題を解決する手段とし
て、移動して不足気味になった電子受容性顕色剤を補給
できるマスク層構造にした。すなわち、前述した図１に
示すように透明基板２の面に、電子受容性顕色剤のみよ
りなる一方の補給膜１２Ｂを成膜し、その上に電子供与
性呈色化合物と電子受容性顕色剤とよりなるマスク膜１
２Ａを成膜し、更にその上に再度電子受容性顕色剤のみ
よりなる他方の補給膜１２Ｃを成膜してマスク層１２と
した。このように、マスク膜１２Ａの少なくとも一方の
面に補給膜１２Ｂまたは／及び１２Ｃを設けることによ
り、マスク膜１２Ａ内で熱移動した電子受容性顕色剤の
不足分を補給することができ、これによってマスク効果
の劣化を防止することが可能となる。この際、補給膜１
２Ｂまたは／及び１２Ｃ中で濃度の濃い電子受容性顕色
剤がマスク膜１２Ａ中の濃度が薄い電子受容性顕色剤部
位へ補給されている。再生専用の光ディスクＤ１の場合
には、上記マスク層１２の上に反射層６が成膜され、さ
らにその上に保護層８が塗布される。一方、記録再生可
能な光ディスクＤ２の場合は、マスク層１２の上に記録
層１０が成膜され、さらにその上に保護層８が塗布され
る。記録層１０としては、相変化材料の場合は、マスク
層１２の上に誘電体膜（ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ）、相変化材
料膜（ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＳｂＴｅなど）、誘電体
膜（ＺｎＳ−ＳｉＯ₂ ）、伝熱膜（Ａｌなど、反射層も
兼ねる）の順に積層して形成される。図２は、上記各光
ディスクＤ１、Ｄ２のマスク層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６３
５ｎｍ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マスク膜
１２Ａの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、温度の上昇と共に融解し、１７０℃近くで液
状になる。

【００１３】すなわち、本実施例で用いたマスク膜１２
Ａの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。５０℃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６３３
ｎｍのレーザ光を、対物レンズのＮＡ０．６５で集光し
て、３０ｍｓｅｃ間隔（２０００ＲＰＭに相当）で１μ
ｓｅｃ（２０００ＲＰＭ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。

【００１４】従来例のように電子供与性呈色化合物と電
子受容性顕色剤とよりなるサーモクロミック材料のみで
マスク層全体を構成した光ディスクと、本実施例で形成
したマスク層の光ディスクとの繰り返し特性を、上記方
法で測定した。従来例の光ディスクの繰り返し特性は数
百回で劣化してしまったが、本実施例の光ディスクは約
３千回の繰り返し特性があった。すなわち、本発明の光
ディスクは、従来の光ディスクと比較して約６倍の繰り
返し特性の向上を図ることができた。以上の説明では、
マスク層１２は、電子供与性呈色化合物と電子受容性顕
色剤からなるマスク膜１２Ａを電子受容性顕色剤よりな
る２つの補給膜１２Ｂ、１２Ｃにより挟んだ構造にした
が、これに限定されず、マスク膜１２Ａの片方の面のみ
を電子受容性顕色剤の補給膜１２Ｂまたは１２Ｃと接す
るようにしても上述したと同様な効果を発揮できる。た
だし、マスク膜１２Ａの両方の面を電子受容性顕色剤の
補給膜１２Ｂ、１２Ｃと接するようにした方が顕著な効
果を示すのは勿論である。また、マスク膜１２Ａを挟ん
でいる電子受容性顕色剤よりなる補給膜１２Ｂ、１２Ｃ
は、共に１００％の電子受容性顕色剤である必要はな
く、電子受容性顕色剤が主たる成分であればよい。

【００１５】

【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。マスク膜の少なくとも一方の面に電子受容性
顕色剤からなる補給膜を接合して設けておくことによ
り、マスク膜中の材料の内、移動し易い電子受容性顕色
剤が移動して不足気味になっても、これに接合して設け
た補給膜から電子受容性顕色剤が補給されることにな
り、従って、マスク層全体としての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】従来の光ディスクを示す拡大断面模式図であ
る。

【図６】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７】マスク層に入射する光スポットと光を吸収して
温度が上がって光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…マスク膜、１２Ｂ，１
２Ｃ…補給膜、Ｄ１，Ｄ２…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、電子供与性呈色化合物と電子受容
   性顕色剤とからなるサーモクロミック材料のマスク膜
   と、このマスク膜の少なくとも一方の面に形成されて前
   記マスク膜に補給するための電子受容性顕色剤からなる
   補給膜とよりなることを特徴とする光ディスク。