JP2003016688A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機色素を記録材料とし、反射率変化を直接
読み出す方式による追記型光記録媒体にあって、色素層
の膜厚変動による反射率変化の課題の解決を図る。 【解決手段】 連続的もしくは断続的グルーブが形成さ
れた基板上１に、熱分解によって情報記録マークの形成
がなされる記録層２を有し、この記録層２は、熱分解に
よって屈折率の変化を生じさせ、反射率低下を生じさせ
ることによって情報記録マークを形成する有機材料を含
む記録層であり、この有機材料を含む記録層が、未記録
状態における記録層の膜厚と屈折率とを座標軸とする座
標系での反射率をプロットした反射率等高線において、
膜厚変動による反射率変動が最小近傍の膜厚に選定さ
れ、未記録状態で、有機材料を含む記録層２の膜厚が±
１５％の範囲内で変化した場合に再生光の波長における
反射率変化が５％以下とされた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体、特に
追記型の反射率変調方式による光記録媒体に係わる。

【０００２】

【従来の技術】追記型光ディスク用記録材料としては、
現在、機能性有機色素材料が広く用いられており、特に
追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）として安価に大
量に生産されている。また、ＤＶＤ(Digital Versatile
Disc)の光学系でも、追記型のＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｒ）と
して追記型の規格がまとめられ、発売されるに至ってい
る。更に、次世代光ディスクとして、記録面上形成され
た光透過保護膜側から、すなわち光透過性薄膜を通じて
記録面に対し、青色光を用い、対物レンズの開口数Ｎ．
Ａ．を０．８５とするＤＶＲ(Digital Video Recordabl
e)もしくはＤＶＲ−ｂｌｕｅの規格化が検討されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このＤＶＲ
においても、いわゆるアーカイブ目的のＤＶＲ、すなわ
ち１回の記録のみがなされ、かつその記録が消去されず
に長年に渡って安定に保持することのできる追記型のＤ
ＶＲの必要性が高まっている。

【０００４】一方、有機色素を記録層とするＣＤ−Ｒ
や、ＤＶＤ−Ｒにおける光記録媒体では、記録モード
は、一般に屈折率変化、表面形状の変化、基板への拡散
など、様々な要因が含まれていると考えられており、実
際にそのような実験結果の報告もなされている。そし
て、これら光記録媒体において、その記録マーク部分の
物理的変形をなるべく抑えるために、反射膜上に硬度の
高い紫外線硬化樹脂による保護膜が形成される。しかし
ながら、このうような保護膜の形成がなされても、記録
マーク内の色素の流動が発生し、結果的にある程度の物
理的変形が生じているものと考えられる。

【０００５】また、ＤＶＲの場合には、その保護膜が光
透過性保護膜によって形成され、この保護膜側から読み
出しを行う。この光透過性保護膜は、例えば厚さ０．１
μｍ程度のポリカーボネート（ＰＣ）シートによって構
成し、このシートを感圧接着剤、いわゆるＰＳＡ（Pres
sure Sensitive Adhesive)によって記録層上に接着す
る。この場合、ＰＳＡの硬度は極めて低いことから、表
面の変形は避け難い。実際に、様々な条件でＤＶＲ光学
系での実験を進めると、色素によっては、再生波形に歪
みが発生し、高密度記録を阻害する不都合が生じる場合
が多くみられた。

【０００６】本発明者等は、種々の実験考察、解析を行
った結果、記録時の高温上昇によって、色素に硬度低下
を来たして流動しやすくなることを究明した。図６は、
この流動が発生した場合の再生出力信号波形の測定結果
を示したものである。この例では、光学系を、光波長が
４０５ｎｍ、レンズの開口数Ｎ．Ａ．が０．８５であ
り、線速５．７３ｍ／ｓ、記録レーザパワー６ｍＷ、再
生レーザパワー０．３ｍＷとした。

【０００７】光記録媒体は、図１に概略断面図を示すよ
うに、トラッキング用のグルーブ１Ｇが形成されたポリ
カーボネート基板１上に、厚さ６０ｎｍのＳｉＮ層によ
る第１の誘電体層３１、厚さ５０ｎｍの記録層２、厚さ
２５ｎｍのＳｉＮ層による第２の誘電体層３２、光透過
性保護膜４が順次成膜された構成とした。記録層２は、
ＤＶＤ−Ｒにおいて一般的に用いられているシアニン系
色素を改良し、吸収が、記録・再生波長の４０５ｎｍよ
りも長波長側にある特性とされている。４０５ｎｍの屈
折率は、記録前が１．２であり、光照射による熱分解に
より屈折率が上昇し、その反射率変化として記録情報の
読み出しがなされる。

【０００８】図６の信号出力は、０．６９μｍの単一搬
送波を、記録・再生したものであり、この場合の検出素
子は、直流ＤＣ検出であることから、反射率の変化が正
確に解析できるようになっている。これによると記録マ
ーク内の反射率変化は、マークの先頭で、反射率が記録
前のレベルよりも上昇しており、後半で反射率が逆に低
下している。しかしながら、色素の屈折率が１．２より
上昇する場合、反射率は単純に低下するはずである。

【０００９】この結果を、図２を参照して説明する。図
２は、記録層すなわち色素層の膜厚（横軸）と屈折率
（縦軸）とを座標軸とする直交座標系での反射率をプロ
ットした３次元表示によるものである。この場合、消光
係数ｋ＝０．０２として一定とした場合の反射率をプロ
ットしたものである。基板１の屈折率は、ｎ＝１．６
１、光透過性保護膜４は、ｎ＝１．５０、第１および第
２の誘電体層３１および３２の屈折率は、ｎ＝２．０
で、これら全ての消光係数は、ｋ＝０である。

【００１０】図２によれば、色素層の膜厚が上述した５
０ｎｍ、屈折率が１．２である場合、反射率は約１８．
１％であり、膜厚が一定のままでの熱分解後の屈折率
が、１．５になった場合、反射率は約１０．８％に低下
する。そして例えば記録の温度上昇が不十分で、屈折率
に変化がないで膜厚のみが変化した場合を想定して、そ
の膜厚が４０ｎｍとなった場合をみると、その反射率
は、１２．３％に変動してしまう。このときの変化分
の、変化前（５０ｎｍ）における反射率に対する比（以
下変化比という）は約−３２％となる。また、逆に膜厚
が６０ｎｍに変動した場合は、反射率は２３．１％とな
り、その変化比は＋２８％となる。表１は、この膜厚
と、反射率の変化等を比較して示したものである。

【００１１】

【表１】

【００１２】このように、例えば記録マーク中で温度が
上昇して色素の硬度が低下した領域で流動が起きた場
合、色素層の厚さの変動部分に対応して、或る部分では
反射率が上昇し、また或る部分では反射率が低下するこ
とにより、再生波形が歪んで観測されることになる。

【００１３】尚、上述したところでは、膜厚の変化が与
える影響がどの程度かを示すために、説明の便宜上、屈
折率の変化がないと仮定したが、実際の記録において
は、屈折率の変化と膜厚変化とは同時に生じるものであ
り、図６の再生信号波形では記録マーク（記録エリア）
の前半は膜厚が厚くなっていて、その結果反射率が記録
前よりも高くなり、マークの後半では膜厚が薄くなって
いるために反射率が低下していると考えられる。つま
り、記録マークの中心を、再生光のスポットが通過する
ときに、信号レベルが記録前のレベルとなり、通常の光
ディスクの再生信号の微分波形のようになる。したがっ
て、この場合、他の光記録媒体との互換性が採れないば
かりでなく、マークエッジ検出ができないことになっ
て、記録密度も低下する。

【００１４】本発明においては、有機色素を記録材料と
し、反射率変化を直接読み出す方式による追記型光記録
媒体にあって、色素層の膜厚変動による反射率変化を効
果的に低減することができるようにした光記録媒体を提
供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による光記録媒体
は、連続的もしくは断続的グルーブが形成された基板上
に、熱分解によって情報記録マークの形成がなされる記
録層を有し、この記録層は、熱分解によって屈折率の変
化を生じさせ、反射率低下を生じさせることによって情
報記録マークを形成する有機材料を含む記録層であり、
この有機材料を含む記録層が、未記録状態における記録
層の膜厚と屈折率とを座標軸とする座標系での反射率を
プロットした反射率等高線において、膜厚変動による反
射率変動が最小近傍の膜厚に選定され、未記録状態で、
有機材料を含む記録層の膜厚が±１５％の範囲内で変化
した場合に再生光の波長における反射率変化が５％以下
とされた構成を有するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による光記録媒体は、図１
にその一実施形態の一例の概略断面図を示すように、例
えばトラッキング用のグルーブとなる連続的あるいは断
続的グルーブ１Ｇが形成された基板１上に、例えば第１
の誘電体層３１、有機材料を含む記録層２、第２の誘電
体層３２、光透過性保護膜４を成膜して構成する。

【００１７】基板１は、例えばポリカーボネート等の樹
脂を、射出成形して基板の成形と同時にグルーブ１Ｇを
形成するとか、樹脂、ガラス等より成る基板上に、例え
ば紫外線硬化樹脂を塗布し、これに上述したグルーブ１
Ｇの反転パターンを有するスタンパを押圧して紫外線照
射によって硬化することによってグルーブ１Ｇを形成す
るいわゆる２Ｐ法（Photopolymerization 法) によって
形成される。

【００１８】有機材料を含む記録層２は、未記録状態に
おける記録層２の膜厚と屈折率とを座標軸とする直交座
標系での反射率をプロットした反射率等高線において、
膜厚変動による反射率変動が最小近傍の膜厚に選定され
る。そして、未記録状態で、有機材料を含む記録層の膜
厚が±１５％の範囲内で変化した場合に再生光の波長に
おける反射率変化が５％以下とされる。また、記録層に
対する情報記録の記録後における記録層の膜厚が±１５
％の範囲内で変化した場合の反射率の上昇が５％以下と
される構成とする。そして、本発明よる光記録媒体にお
ける記録層の色素は、通常用いられる樹脂基板１の屈折
率が１．５程度であることから、記録時の変調度本発明
による光記録媒体は、屈折率ｎが１．５以下で、その屈
折率が実際に色素として得られる０．５以上で、かつ記
録時の変調度が十分に得られる１．２以下、すなわち
０．５≦ｎ≦１．２の色素が用いられる。また、本発明
による光記録媒体に対する再生光波長は、３８０ｎｍ〜
４５０ｎｍとする。

【００１９】本発明による光記録媒体の実施例として、
まず記録前の記録層、すなわち色素層の屈折率が１．５
以下である場合の実施例について説明する。 〔実施例１〕この実施例においては、上述した図１に示
す構成による光記録媒体であり、第１および第２の各誘
電体層３１および３２が、それぞれ厚さ６０ｎｍおよび
２５ｎｍのＳｉＮ層より構成した。

【００２０】有機色素層による記録層３は、前述したと
同様のシアニン系色素によって構成する。しかしなが
ら、この場合の色素は、特に、図３で示す３次元プロッ
ト図の点Ａの膜厚選定がなされる。この図３は、図２で
示した３次元プロット図の表示範囲を広げた図で、点Ａ
（膜厚９０ｎｍ）は、図３における反射率等高線におけ
る膜厚変動による反射率変動が最小位置である。有機色
素層による記録層３は、反射率変動が最小を示す点Ａに
選定することが望ましいが、これの近傍位置とすること
ができる。この図３からわかるように、記録前の屈折率
が１．５よりも低い構成で、かつ適切な光学的エンハン
ス膜が形成されている場合、膜厚変化に対する反射率変
化が極めて少ないことがわかる。この場合の、膜厚９０
ｎｍから、膜厚が７６ｎｍ、１０７ｎｍに変動した場合
の反射率とこの場合の変化比等を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２とを比較して明らかなように、色素層
の膜厚変動による反射率の変化比は、表１に比し格段に
減少していることが分かる。そして、実際においては、
記録によって色素層において分解が生じ、屈折率変化が
生じることから、大きな再生出力を得ることができる。

【００２３】そして、この実施例１の構成による光ディ
スクを作製し、その記録再生を、図６における従来構造
と同様の条件下で行った場合の再生信号波形の測定結果
を図４に示す。これによれば、記録信号形状が理想的形
状に改善されていることが分かる。

【００２４】ところで、色素層は、通常スピンコート、
あるいは蒸着により形成されるが、スピンコートであれ
ば、環境温度、湿度、塗布溶液の濃度等により膜厚が変
動し易く、また蒸着であっても、蒸着源に残る色素材料
の量により、蒸着による成膜レート（単位時間あたりに
成膜される膜厚）が変動し、膜厚がずれる。

【００２５】また、ディスクの内外周の膜厚変動を完全
に無くすことは、現実ではきわめて困難である。したが
って、膜厚変動に対する反射率変化も、記録前について
も、同様に、十分なマージンが確保されることが望まし
い。これに対し、上述した本発明によれば、少なくとも
記録前の膜厚の１５％の変動の範囲で、反射率は±５％
以内に抑えることができるものである。

【００２６】そして、いうまでもなく、記録の際の反射
率変化をも考慮する必要があるが、この範囲であれば、
最大でも反射率の上昇分を５％に抑えるとことができる
ことは明らかである。したがって、記録時には、膜厚が
変動しても記録マーク内で反射率が低下するとはあって
も、殆ど上昇することはなく、屈折率変化による反射率
低下を情報として記録することができる。このように、
マーク内およびその周辺で、色素層に流動が発生して膜
厚変動が生じても、広い膜厚マージンで波形ゆがみの発
生を回避できるものである。

【００２７】また、記録前の屈折率ｎが、１．５より大
きいすなわち２．３≦ｎ≦４．０の場合にも、上述した
広いマージンの範囲で波形ゆがみが生じない光記録媒体
を実現することができる。この場合の実施例を説明す
る。

【００２８】〔実施例２〕この例においては、前述した
基板１上に、色素層による記録層２を形成し、この上に
厚さ８０ｎｍのＭｇＦ層を形成し、この上に光透過性保
護膜４を形成した構成とした。ＭｇＦの屈折率ｎは、
１．３８であり、吸収係数ｋは０である。図５は、この
場合の、記録層の膜厚と屈折率とを座標軸とする座標系
での反射率をプロットしたものである。そして、この場
合においても、実施例１で説明したと同様に、反射率等
高線において、膜厚変動による反射率変動が最小とな
る。すなわち図５における横軸に平行となる領域の例え
ば点Ｂで示す膜厚に選定することによって、同様に膜厚
変動マージンを最大とすることができる。この場合の、
膜厚変化と反射率変化を、表３に示す。

【００２９】

【表３】 この場合、色素層の膜厚を４３ｎｍに設定すると、同様
に膜厚変化比を、少なくとも±１５％とすると、反射率
変化を５％以内に抑えることができることが分かる。そ
して、この場合においても、実施例１におけると同様
に、マーク内で、色素層に流動が発生して膜厚変動が生
じても、すなわち、広い膜厚マージンで波形ゆがみの発
生を回避できるものである。

【００３０】尚、本発明による光記録媒体は、本発明構
成にあって、上述した実施例による膜構成に限定される
ことなく種々の変形変更を行うことができることはいう
までもない。

【００３１】

【発明の効果】上述したように、本発明による追記型の
光記録媒体によれば、その記録層、すなわち色素層にお
いて流動が発生しても、再生出力の波形ゆがみを効果的
に抑制することができる。したがって、本発明の光記録
媒体によれば、高記録密度の追記型光記録媒体を実現で
きるものである。

【００３２】そして、本発明構成によれば、色素層の膜
厚マージンが広くされたことによって、例えば光ディス
クにおいて、その内外周で膜厚むらが存在しての安定し
た特性が得られる。したがって、その成膜方法としてス
ピンコート、蒸着等の各種方法の適用、更に、これら製
造方法における最適化に余裕が生じることによって、製
造が容易となり、量産性の向上、歩留りの向上、コスト
の低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明および従来の説明に供する光記録媒体の
一例の概略断面図である。

【図２】有機層の膜厚、屈折率、反射率の３次元プロッ
ト図である。

【図３】図２の３次元プロット図の表示範囲を広げた図
である。

【図４】本発明による光記録媒体の一例の再生信号波形
図である。

【図５】本発明の他の例における有機層の膜厚、屈折
率、反射率の３次元プロット図である。

【図６】従来の光記録媒体の一例の再生信号波形図であ
る。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・記録層、４・・・光透過性保護
膜、３１・・・第１の誘電体層、３２・・・第２の誘電
体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続的もしくは断続的グルーブが形成さ
   れた基板上に、熱分解によって情報記録マークの形成が
   なされる記録層を有し、 該記録層は、熱分解によって屈折率の変化を生じさせ、
   反射率低下を生じさせることによって上記情報記録マー
   クを形成する有機材料を含む記録層であり、 該有機材料を含む記録層が、未記録状態における上記記
   録層の膜厚と屈折率とを座標軸とする座標系での反射率
   をプロットした反射率等高線において、膜厚変動による
   反射率変動が最小近傍の膜厚に選定され、 未記録状態で、上記有機材料を含む記録層の膜厚が±１
   ５％の範囲内で変化した場合に再生光の波長における反
   射率変化が５％以下とされたことを特徴とする光記録媒
   体。
2. 【請求項２】 上記記録層に対する情報記録の記録後に
   おける上記記録層の膜厚が±１５％の範囲内で変化した
   場合の反射率上昇が５％以下とされたことを特徴とする
   請求項１に記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】 再生光の波長が３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ
   であることを特徴とする請求項１または２に記載の光記
   録媒体。