JP2001243657A

JP2001243657A - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2001243657A
Application number: JP2000050752A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsujita; 公二辻田; Ichiro Ueno; 一郎上野
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】情報の高密度化記録再生が可能となるばかり
でなく、連続繰り返しスチル再生に関しても十分な安定
性を有する光記録媒体を提供する。【解決手段】微小ピット列又は同心円状の案内溝又は
スパイラル状の案内溝が形成された光透過性樹脂の透明
基板１上に、光の照射による温度変化により光透過率が
変化するマスク層３を有し、このマスク層の光透過率の
変化を利用してレーザ光の実効スポット径を小さくする
ようにした光記録媒体において、前記透明基板と前記マ
スク層との間に、前記マスク層の材料が、前記透明基板
に浸透することを防止する浸透防止層２を設けるように
する。これにより、情報の高密度化記録再生が可能とな
るばかりでなく、連続繰り返しスチル再生に関しても十
分な安定性を有するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度に記録可能
な光記録媒体に係り、特に、照射光の強度によって光透
過率が変化するサーモクロミック物質からなる材料を含
むマスク層を有し、照射スポットの実効スポット径を小
さくして高密度な記録再生を行なうことができる光記録
媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク等の光記録媒体の大容
量化が検討され、種々の提案がなされている。例えば大
容量化のためにトラックピッチを詰めること、記録再生
に使用するレーザ光の波長を短くすること、または対物
レンズの開口数を大きくすることなどが研究されてい
る。光ディスクに対して情報の読み書きに使用する短波
長のレーザ光としては近年、非線形光学素子を用いたＳ
ＨＧ（ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａ
ｔｏｒ）を用いることが検討されている。例えば８００
ｎｍのレーザ光からＳＨＧ素子を用いて第２高調波であ
る４００ｎｍの光を取り出して使用することなどが研究
されているが、変換効率、価格、安定性などの面から実
用に供することのできるレベルに至っていないのが現状
である。また、短波長化した４００〜５００ｎｍの青緑
〜青紫光のレーザ光を出力する半導体レーザ素子も盛ん
に研究されているが、出力や安定性などの面から特に、
記録時に高出力を必要とする追記または書換可能な光記
録媒体の実用に供することのできるレベルに至っていな
いのが現状である。

【０００３】更に、樹脂製の透明基板自体の持つ吸収や
複屈折率の増加のため、波長が４００nmより短波長の紫
外レーザの使用は難しく、高ＮＡ化も限界に近づきつつ
ある。そこで、更なる高密度な情報の記録再生技術に関
して、光記録媒体を照射する時の実効的な照射スポット
径を小さくすることで、今までは記録再生することがで
きなかった高密度な光情報の記録再生（いわゆるディス
ク超解像）についても種々研究開発がなされている。そ
の一例として、サーモクロミック物質よりなるマスク層
を使用してディスク超解像を実現する光記録媒体が、特
開平７−１８２６９３号公報や特開平７−３１１９７８
号公報等に開示されている。この技術においては、レー
ザ光が照射されることによって、サーモクロミック物質
よりなるマスク層の照射部分の中央部分のみが温度上昇
によって部分的に光透過性になるのでこの現象を利用し
て、実効的に照射スポット径を小さくし、これにより今
までは記録再生することができなかった高密度の記録再
生を可能としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このマスク
層を用いた光記録媒体にあっては、通常の再生時には何
ら問題が生じないのであるが、しかしながら、光ディス
クを回転しながら同じ場所（同一トラック）を繰り返し
レーザ光で照射して再生する、いわゆるスチル再生を行
なうと、レーザ光照射による熱が次第に蓄積するなどし
て実効スポット径を小さくするという、いわゆるマスク
効果が減少するという問題点があった。本発明の目的
は、情報の高密度化記録再生が可能となるばかりでな
く、連続繰り返しスチル再生に関しても十分な安定性を
有する光記録媒体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、各種のサー
モクロミック物質よりなるマスク層を有する光ディスク
を種々作製し、同一トラックを繰り返し再生するスチル
再生特性について鋭意検討した結果、スチル再生特性の
劣化原因としては、特開平７−２７２３２１号公報など
に記載されている熱蓄積の問題、すなわち一旦加熱され
たサーモクロミック物質が十分に冷却される以前にディ
スクが一回転して元の場所に戻ってきたレーザ光が照射
されることによってサーモクロミック物質に熱が蓄積さ
れることになる結果、光透過率の高い部分の面積が広が
って実効スポット径を小さくするマスク効果が劣化して
しまう、という熱蓄積の問題だけでなく、マスク層を構
成しているサーモクロミック物質が加熱を繰り返される
ことにより、樹脂製の透明基板側に浸透して拡散するこ
とでマスク層が薄く、または無くなり、マスク効果が小
さくなってしまうことを見出した。

【０００６】すなわち、マスク層に呈色剤として使用さ
れているロイコ色素と、顕色剤として使用されているフ
ェノール系化合物が着色するためには、お互いの分子が
非常に近傍にある必要があるが、レーザ光の照射によっ
て加熱が繰り返されることで呈色剤と顕色剤とが共に、
有機物である樹脂製の透明基板中に浸透して拡散分散
し、互いの分子が相互作用を及ぼさない程度の距離に引
き離されてしまい、この結果、温度が低くなっても着色
しなくなってしまうことがわかった。特に、樹脂製の透
明基板としてポリカーボネート樹脂を使用した場合に
は、フェノール系化合物のポリカーボネート基板への浸
透が著しいことが判った。本発明者は、以上のような点
を見い出すことにより、本発明に至ったものである。

【０００７】請求項１に規定する発明は、微小ピット列
又は同心円状の案内溝又はスパイラル状の案内溝が形成
された光透過性樹脂の透明基板上に、光の照射による温
度変化により光透過率が変化するマスク層を有し、この
マスク層の光透過率の変化を利用してレーザ光の実効ス
ポット径を小さくするようにした光記録媒体において、
前記透明基板と前記マスク層との間に、前記マスク層の
材料が、前記透明基板に浸透することを防止する浸透防
止層を設けるように構成したものである。このように、
マスク層と透明基板との間に、照射されるレーザ光の波
長において透明な、または半透明な浸透防止層を介在さ
せることにより、マスク層の材料物質が透明基板中に浸
透して拡散することを阻止することが可能となる。この
結果、情報の高密度化記録再生が可能となるばかりか、
連続繰り返しスチル再生も十分に安定して行なうことが
可能となる。

【０００８】請求項２に規定するように、例えば前記浸
透防止層は、透明な無機物質よりなる。また、請求項３
に規定するように、例えば前記マスク層は、電子供与性
呈色化合物と電子受容性顕色剤とを含む。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光記録媒体
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る光記録媒体を示す部分拡大断面図、図２は本発
明の他の実施例の光記録媒体を示す部分拡大断面図であ
る。本実施例では、本発明を光記録媒体としての光ディ
スクに適用した場合を例にとって説明する。図１におい
てこの光記録媒体としての光ディスクＤは、表面にピッ
トやグルーブの形成された光透過性の樹脂よりなる透明
基板１を有し、このピットやグルーブの形成されている
面側に本発明の特徴とする浸透防止層２、さらにマスク
層３、金属膜よりなる反射層４及び紫外線硬化樹脂等の
保護層５を順次積層して構成されている。同図中、矢印
は記録再生に用いられるレーザ光Ｌが照射される方向を
示す。

【００１０】本発明による光ディスクＤは、再生専用型
及び記録再生型のいずれにおいても適用可能である。記
録再生型の光ディスクの場合は、図２に示したようにマ
スク層３と反射層４との間に記録層６が追加されるだけ
である。上記光透過性の樹脂よりなる透明基板１は、ポ
リカーボネート樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、
エポキシ樹脂など通常に光ディスクの基板として用いら
れるものが使用可能である。この透明基板１上には、再
生専用型の光ディスクの場合はピットが形成されてお
り、これに対して、記録再生が可能な記録再生型の光デ
ィスクの場合はグルーブが形成されて記録面を形成して
いる。これらのピットやグルーブの形成方法に関して
は、特に制限はなく、通常の方法で形成される。

【００１１】図面中において、上記光透過性の樹脂より
なる透明基板１の上には、上述のように照射されるレー
ザ光Ｌに対して透明または半透明な浸透防止層２を設け
る。この浸透防止層２は、この上層であるマスク層３の
サーモクロミック物質が透明基板１に浸透して拡散する
のを防止するものである。本発明で使用される透明基板
１の材質及びマスク層３の材料であるサーモクロミック
物質ともに有機化合物であって概してなじみが良いた
め、温度が高い状態、特に樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）
以上において透明基板１とマスク層３とが接触している
と、サーモクロミック物質の透明基板１への浸透拡散が
起こり易くなる。従って、このような浸透防止層２の材
質としてはサーモクロミック物質と親和性のない物質が
好ましく、例えばＺｎＳ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ などの
無機物質からなる層が好ましい。また、他に透過率を調
整した金属層、例えばＡｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金
属およびその合金を浸透防止層２として用いてもかまわ
ない。

【００１２】次に、マスク層３は、サーモクロミック物
質よりなり、光記録再生に用いられるレーザ光の波長に
対して、閾値より低い温度では吸収度が大であるから透
過率は低く、閾値以上の温度で吸光度が減少して透過率
が増加し、更に閾値より低い温度に冷却されると再び吸
光度が増加して透過率は低くなって元の状態に戻るとい
う、可逆的な性質を有する。一方、マスク層３に使用レ
ーザの波長に対して吸収があると、光照射によってマス
ク層３の温度が上昇することになる。すなわち、マスク
層３を構成するサーモクロミック物質の温度に対する光
透過率の変化は図３に示すような特性を持っているの
で、透過率変化点Ｐ１以上の温度に加熱された部分のみ
が光透過率が高くなり、それ以外の部分は吸光度が保持
されて光透過率は低いままである。ここで、温度は、光
強度に略比例するものであり、図３においては横軸を光
強度として表している。また、透過率変化点Ｐ１におけ
る光強度をＩｓとしている。このことによって、照射さ
れる光スポット径を実質的に縮小する効果、すなわちマ
スク効果を発揮することができる。

【００１３】このようなマスク層３を設けることによ
り、図４のように正規分布状の強度分布をもつレーザ光
の光スポットを光ディスクに照射したとき、このマスク
層３を透過した光は図４中の強度分布曲線に対応させて
記載した光スポットのように照射スポット径Ｌ１よりも
小さな実効スポット径Ｌ２となり、実質的に縮小された
光スポットとなる。従って、このマスク効果を用いるこ
とによって高密度情報の記録や再生を可能にすることが
できる。尚、この時の実効スポット径Ｌ２は、透過率変
化点Ｐ１の光強度Ｉｓに依存する。マスク層３のサーモ
クロミック物質としては、上記の性質を有したものを種
々用いることができるが、例えば電子供与性呈色化合物
と電子受容性顕色材、有極性化合物の混合系または電子
供与性呈色化合物とフェノール系顕色材の混合物などが
あげられる。電子供与性呈色化合物としては、フルオラ
ン系化合物、スピロピラン系化合物、フタリド系化合
物、ラクタム系化合物などをあげることができる。特に
下記の化１で表わされるフタリド化合物の少なくとも１
種以上を含有することが好適である。

【００１４】

【化１】

【００１５】尚、上記化１中において、Ａは下記構造式
の化２〜化４で表わされる置換基を示し、Ｒ₅ 、Ｒ₆ は
各々独立に水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、
テトラヒドロフルフリル基又は置換基を有してもよいフ
ェニル基を示し、またＲ₅ とＲ₆ は連結して、結合する
窒素原子とともに複素環を形成してもよい。Ｒ₇ は水素
原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルメルカプト
基を示し、Ｘ、ＹはＣＨ或いはＮを示す。但し、Ｘ、Ｙ
が同時にＣＨであることはない。

【００１６】

【化２】

【００１７】

【化３】

【００１８】

【化４】

【００１９】尚、上記化２〜化４中において、Ｒ₈ 、Ｒ
₉ 、Ｒ₁₁、Ｒ₁₃、Ｒ₁₅は各々独立に水素原子、アルキル
基、シクロアルキル基、テトラヒドロフルフリル基又は
置換基を有してもよいフェニル基を示し、またＲ₈ とＲ
₉ は連結して、結合する窒素原子とともに複素環を形成
してもよい。Ｒ₁₀、Ｒ₁₂、Ｒ₁₄、Ｒ₁₆は水素原子、アル
キル基、アルコキシ基、アルキルメルカプト基又は置換
基を有してもよいフェニル基を示す。また、電子受容性
顕色剤として下記の化５〜化８で表わされる化合物の少
なくとも１種を含有するフェノール系顕色剤が好まし
い。

【００２０】

【化５】

【００２１】

【化６】

【００２２】

【化７】

【００２３】

【化８】

【００２４】上記化５〜化８中において、Ｒ₅ 〜Ｒ₁₄は
水素原子、水酸基、アルキル基、アルケニル基又はアル
コキシ基を示す。但し、Ｒ₅ 〜Ｒ₁₄の少なくとも１つは
水酸基である。Ｒ₁₅、Ｒ₁₆は水素原子、アルキル基、ト
リフルオロメチル基を示す。また、反射層４は、一般に
光ディスクで用いられる金属製の反射層と同様のもので
あり、金、アルミニウムなどの金属や合金の薄膜で形成
される。この反射層４上には媒体の保護の目的で必要に
応じて保護層５を設けるようにしてもよい。この保護層
５は、紫外線硬化樹脂をスピンコート法によって設ける
ことで簡単に形成することができる。以上のように、透
明基板１とマスク層３との間に浸透防止層２を設けたの
で、情報の高密度化記録再生が可能となるばかりでな
く、スチル再生時のように熱が蓄積されるような場合で
も、マスク層３の材料であるサーモクロミック物質が透
明基板１側へ浸透拡散することを防止でき、従って、マ
スク効果が減少することはないので、連続繰り返しスチ
ル再生を安定的に行なうことができる。

【００２５】次に、実際に光ディスクを作製してその評
価を行なったので、その評価結果を説明する。＜実施例＞ポリカーボネート樹脂製の透明基板１上に、
マグネトロンスパッタで各々、ＳｉＯ₂ を成膜したもの
と、Ａｕを成膜したものを作って、それぞれを浸透防止
層２とした。更に、各浸透防止層２上にそれぞれマスク
層として、ロイコ色素ＧＮ２（山本化成（株）製）およ
びビスフェノール系化合物ＢＨＰＥ（１，１−ビス（４
−ヒドロキシフェニル）エタンを真空加熱蒸着法で直接
形成した。次に、反射層４としてアルミニウム（Ａｌ）
膜を成膜し、保護層５として紫外線硬化樹脂膜を形成し
て本発明のサンプルとなる光ディスクを作製した。

【００２６】一方、比較例として、ポリカーボネート樹
脂製の透明基板１上に、マスク層３としてロイコ色素Ｇ
Ｎ２（山本化成（株）製）およびビスフェノール系化合
物ＢＨＰＥ（１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
エタン）を真空加熱蒸着法で直接形成した。これによ
り、浸透防止層２を有さないサンプルを作製した。上述
のように作製した両サンプルの６３５nmにおける光透過
率を測定した。次に、各サンプルを１００℃のオーブン
中に一時間放置し、その後、同様に光透過率を測定し
た。このサンプルを１００℃のオーブン中に一時間放置
することは、スチル連続再生を行なう時と同様な熱蓄積
状態を再現するためものである。その時の結果を表１に
示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、浸透防止層２を
有する本発明１、２の場合は、加熱後も光透過率の変化
はわずかであるのに対し、浸透防止層２がない比較例の
場合は、ポリカーボネート樹脂基板への呈色剤および顕
色剤の浸透拡散が起こり、光透過率が大きく上昇してい
ることが判明した。次に、上記実施例の再生専用の光デ
ィスクを作製して実験を行ない、スチル再生特性の評価
を行なった。実施例として作製した光ディスクは、透明
基板１としてポリカーボネート樹脂を射出成形してＤＶ
Ｄの信号ピット（１２ｃｍの円盤で４．７ＧＢ相当の記
憶容量）を形成したものを用いた。この透明基板１上に
本発明１に記した構成と同様に浸透防止層２であるＳｉ
Ｏ₂ を成膜し、更にこの浸透防止層２上にマスク層３及
び反射層４を設け、更に保護層５として紫外線硬化樹脂
ＸＲ９８（住友化学製）を約７μｍの厚さで形成した。
そして、比較例の光ディスクも先述した比較例と同様に
作製した。このように作製した各光ディスクを、波長６
３５ｎｍの半導体レーザを搭載したプレーヤ（再生条件
は線速度ＣＬＶ３．５ｍ／ｓ、回転数１２００ｒｐｍ、
再生パワー約１．７ｍＷ）に装着し、連続送り再生時及
び同一トラックのスチル再生（６０００回）時の最短ピ
ットの再生振幅と最長ピットの再生振幅との比率を測定
した。その結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２に示す実験結果によれば、本発明１の
光ディスクは、１回目再生時の振幅比が８０％であった
ものが、６０００回のスチル再生後にも７５％程度の再
生振幅比を保っており、良好な結果が得られている。し
かしながら、比較例の光ディスクは、１回目の再生時の
振幅比が８０％であるのに対して、６０００回のスチル
再生後に再生振幅比が３５％程度にまで減少してしま
い、マスク層３を用いてスポットサイズを小さくするこ
とができなかった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光記録媒
体によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。透明基板とマスク層との間に浸透防止層を設
けたので、情報の高密度化記録再生が可能となるばかり
でなく、スチル再生時のように熱が蓄積されるような場
合でも、マスク層の材料であるサーモクロミック物質が
透明基板側へ浸透拡散することを防止でき、従って、マ
スク効果が減少することはないので、連続繰り返しスチ
ル再生を安定的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光記録媒体を示す部分拡大断面図
である。

【図２】本発明の他の実施例の光記録媒体を示す部分拡
大断面図である。

【図３】マスク層の光強度と光透過率との関係を示すグ
ラフである。

【図４】光強度の分布とマスク効果との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１…透明基板、２…浸透防止層、３…マスク層、４…反
射層、５…保護層、６…記録層、Ｄ…光ディスク（光記
録媒体）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小ピット列又は同心円状の案内溝又は
スパイラル状の案内溝が形成された光透過性樹脂の透明
基板上に、光の照射による温度変化により光透過率が変
化するマスク層を有し、このマスク層の光透過率の変化
を利用してレーザ光の実効スポット径を小さくするよう
にした光記録媒体において、前記透明基板と前記マスク
層との間に、前記マスク層の材料が、前記透明基板に浸
透することを防止する浸透防止層を設けるように構成し
たことを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】前記浸透防止層は、透明な無機物質より
なることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】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を含むことを特徴とする請求項１
または２記載の光記録媒体。