JP2003272234A

JP2003272234A - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2003272234A
Application number: JP2002068109A
Authority: JP
Inventors: Akito Miyamoto; 明人宮本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】情報を記録・再生する光記録媒体において、
実効的なビーム径を小さくすることで、大容量の情報を
高密度で記録・再生可能な光記録媒体の実現を目的とす
る。【解決手段】波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲
であるレーザ光に対して透明である基板１と、そのレー
ザ波長域に対して非線形光吸収性を有する有機薄膜層２
とを有するように光記録媒体を構成することで、情報を
記録・再生するレーザ光源の波長が３５０ｎｍから４８
０ｎｍの範囲であっても、回折限界を超えた微少スポッ
トを可能とし、実効的なビーム径を小さくすることとな
り、大容量の情報を高密度で記録・再生可能な光記録媒
体を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に関
し、特に、波長３５０ｎｍから４８０ｎｍの波長範囲で
使用するレーザ光のビーム径を縮小することにより、高
密度な情報の記録、再生が可能な光記録媒体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光により情報を再生する光記録媒
体は、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭと呼ばれ音楽再生用、コンピ
ュター用と現在、広く普及してきている。これらのディ
スク構造は、厚さ１．２ｍｍの透明基板の片側に凹凸情
報ピット列を設け、その上からアルミ、金等の反射膜を
スパッタ法あるいは蒸着法により設け、さらに保護膜を
コートして作製されている。また、これらの光ディスク
は７８０ｎｍの半導体レーザ光を透明基板を通して入射
し、ピットの凹凸による反射率の変化から信号を読みと
り、情報を再生している。

【０００３】また、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭは再生専用メデ
ィアであり、編集機能を持たない。そこで、記録可能な
光ディスクとしてＣＤ−Ｒ（一度だけ記録可能）、ＰＤ
（書き換え可能型）が開発され、実用化されている。Ｃ
Ｄ−Ｒ、ＰＤは編集機能の他に先に述べたＣＤ−ＲＯＭ
との互換性（再生機能）をもっている。このような光デ
ィスクにはテルル等のカルコゲナイト系化合物、希土類
金属化合物、シアニン系、ナフタロシアニン系、フタロ
シアニン系等の有機化合物を記録層としたものが用いら
れている。

【０００４】最近は、さらに記録容量の大きい光記録媒
体が開発されている。この高密度光記録媒体の大きな特
徴は、レーザ光の波長を６００〜６８０ｎｍにし、トラ
ックピッチの間隔、長さを短縮化することで記録密度を
向上させ、現行ＣＤ−ＲＯＭ（６５０Ｍバイト）の５〜
１０倍の３〜１０Ｇバイトのデジタルデータを扱える光
記録媒体であり、現在、ＤＶＤ−ＲＯＭ（再生専用）、
ＤＶＤ−ＲＡＭ（書き換え型）、ＤＶＤ−ＲＷ（書き換
え型）、ＤＶＤ−Ｒ（追記型）として実用化されてい
る。

【０００５】しかしながら、今後、２時間を越える高画
質デジタル動画を録画するためには、２５Ｇバイト以上
の記録容量が必要になる。このためは、現行のＤＶＤ−
ＲＯＭ（記録容量４．７ＧＢ）の約５倍以上の記録容量
が必要になるため高密度化技術の開発が活発に研究され
始めている。

【０００６】光記録媒体の高密度化の手段としては、光
記録媒体上に形成されるトラックあるいはピットの微細
化が挙げられる。しかしながら、光学系のスポット径
は、光の回折限界λ／２ＮＡ（λ：光の波長、ＮＡ：光
学系の対物レンズの開口数）により制限される。このた
め、トラックあるいはピットの周期が極端に小さくなる
と再生光のビーム径内に複数のピットが存在し、信号が
再生できないという問題が生じる。

【０００７】従って、光記録媒体の高密度化のために
は、照射光のレーザ光ビーム径を小さくしなければなら
ない。このビーム径を小さくする方法として、例えば再
生に用いるレーザ光の波長を短くする方法、あるいは集
光レンズの開口数ＮＡを高める方法等が研究されてい
る。

【０００８】上記レーザ波長を短くする方法について
は、例えば第２高調波発生素子（ＳＨＧ）を利用したレ
ーザ、あるいは波長４００ｎｍ前後の半導体レーザが、
最近、実用化されはじめている。ＳＨＧのレーザを使用
すれば、現在の約８００ｎｍのレーザ波長を約１／２に
することができ、記録密度を約４倍とすることが可能で
あるが、要求されている記録容量を満足する事ができな
い。

【０００９】また、高ＮＡ化については、透明基板の厚
み等の製造精密化や、光学系の制御性が非常に困難とな
るため、ＮＡ０．６程度が限度である。

【００１０】従って、上記のレーザ光の短波長化および
高ＮＡ化による記録容量においても２５Ｇバイト以上の
記録容量を満足することができない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来にお
いては、例えば２時間を越える高画質デジタル動画を録
画するために必要な２５Ｇバイト以上の記録容量を満足
する記録媒体を実現することができなかった。

【００１２】本発明は、実効的なビーム径を小さくする
ことで、大容量の情報を高密度で記録・再生可能な光記
録媒体の実現を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲で
あるレーザ光に対して透明である基板と、そのレーザ波
長域に対して非線形光吸収性を有する有機薄膜層とを有
することを特徴とする光記録媒体としたものである。

【００１４】すなわち、近年開発された４００ｎｍ前後
のレーザ光に感度を有する有機非線形光吸収層を設ける
ことにより、照射光の回折限界を越える微少なビーム径
を誘発し、これにより実効的なビーム径を小さくした高
密度記録・再生が可能な光記録媒体が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲であるレー
ザ光に対して透明である基板と、そのレーザ波長域に対
して非線形光吸収性を有する有機薄膜層とを有すること
を特徴とする光記録媒体であり、情報を記録・再生する
レーザ光源の波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲で
あっても、回折限界を超えた微少スポットを可能にする
作用を有する。

【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、波長が
３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲であるレーザ光に対し
て透明である基板と、そのレーザ波長域に対して非線形
光吸収性を有する有機薄膜層とを有し、更に、その非線
形有機薄膜層の上部または下部のいずれか、あるいは両
方に、前記レーザ光に対して透明である誘電体層を有す
ることを特徴とする光記録媒体であり、情報を記録・再
生するレーザ光源の波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの
範囲であっても、回折限界を超えた微少スポットを可能
にする作用を有する。

【００１７】本発明の請求項３に記載の発明は、波長が
３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲であるレーザ光に対し
て透明である基板と、前記レーザ光に対して透明である
誘電体層と、前記レーザ光の波長域に対して非線形光吸
収性を有する有機薄膜層とを有し、前記基板の上部に、
前記誘電体層と前記有機薄膜層とが交互に多層化されて
いることを特徴とする光記録媒体であり、情報を記録・
再生するレーザ光源の波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍ
の範囲であっても、回折限界を超えた微少スポットを可
能にする作用を有する。

【００１８】本発明の請求項４に記載の発明は、有機薄
膜層が真空蒸着法で製膜されていることを特徴とする請
求項１から３のいずれかに記載の光記録媒体であり、こ
れにより、大気中の不純物の影響を受けることなく均一
性に優れた光非線形薄膜の作製が可能となるという作用
を有する。

【００１９】本発明の請求項５に記載の発明は、有機薄
膜層がポルフィリン誘導体からなることを特徴とする請
求項１から３のいずれかに記載の光記録媒体であり、具
体的には、請求項６に記載の発明のようにポルフィリン
誘導体が下記一般式（化２）に示されるテトラフェニル
ポルフィリン化合物であることを特徴とする請求項５記
載の光記録媒体であり、これにより光学的回折限界を超
えた微少スポットを可能にする作用を有する。

【００２０】

【化２】

【００２１】ここで、（化２）においてＭは２個の水
素、または、酸素またはハロゲンを有していてもよい２
価、３価、４価の金属原子であり、Ｒ１〜Ｒ４はメトキ
シ基、アルキル基、アルコキシ基、ジメチルアミノ基、
ハロゲン、水素または１価の有機残基である置換基を示
す。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。

【００２３】（実施の形態）図１は本実施の形態による
光記録媒体の断面図であり、図１に示すように透明基板
１上に非線形光吸収層２をスピナーなどを用いた塗布
法、あるいは蒸着法により製膜し、その上に反射層３、
保護層４を順次形成したものからなる。透明基板として
は樹脂が用いられ、光学特性としては、波長３５０〜８
００ｎｍの範囲で高い透過率を示すものであれば原理上
材質は問わない。透過率は８０％以上が望ましく、９０
％以上あればさらに好ましい。ただし、使用するレーザ
光の波長が４００ｎｍ前後のみの場合は、最低限、３５
０〜４８０ｎｍの範囲に対して透明であればよい。

【００２４】有効な基板材質としては、ガラス、アクリ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂等からなる基板が挙
げられる。最近はポリカーボネートが一般に用いられて
いる。

【００２５】非線形光吸収層の製膜方法は、ドライプロ
セスでは、真空蒸着法、イオンプレーティング法など、
ウェットプロセスでは、スピンコート法によって通常は
薄膜形成が行われる。

【００２６】まず、スピンコート法の例を示す。有機色
素を溶剤に溶解し、透明基板を回転させつつ色素溶液を
滴下して非線形光吸収層を形成すればよく、色素溶液は
０．５〜５重量％の色素濃度に調整されていることが望
ましい。

【００２７】この色素溶液を作成する溶媒は、色素を溶
解し透明基板に無害であれば使用可能であるが、溶媒と
してはメチルアルコール、エタノール、プロパノール、
ブタノール、テトラフルオロアルコール、アセトン、メ
チルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジプロピルエー
テル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキ
サン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブ
チル、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シク
ロヘキサン、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエ
タン、四塩化炭素、メトキシエタノール、エトキシエタ
ノール、アセトニトリル、トリエチルアミン、ジプロピ
ルアミン、ジメチルホルムアミドなどが挙げられ、色素
溶解性、作業性、基板への影響、経済性を考慮して決定
される。

【００２８】また、色素溶液に結着剤として樹脂を添加
してもよく、ニトロセルロース、リン酸セルロース、硫
酸セルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロー
ス、酪酸セルロース、パルミチン酸セルロース、酢酸・
プロピオン酸セルロース、酢酸・酪酸セルロースなどの
セルロースエステル類、メチルセルロース、エチルセル
ロース、プロピルセルロース、ブチルセルロースなどの
セルロースエーテル類、ポリスチレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリビニ
ルアセタール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドンなどのビニル樹脂類、スチレン−ブタジェンコポ
リマー、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチ
レン−ブタジェン−アクリロニトリルコポリマー、塩化
ビニル−酢酸ビニルコポリマーなどの共重合樹脂類、ポ
リメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミ
ド、ポリアクリルニトリルなどのアクリル樹脂類、ポリ
エチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレンなどのポ
リオレフィン類などを用いることができ、これらの樹脂
類は、色素重量１００部に対し１〜１０００部の範囲に
わたって添加することができる。

【００２９】そして、スピンコート法によって非線形光
吸収層を形成するには、回転数と回転時間で所望の膜厚
に調整すればよく、塗布条件は、色素溶液粘度、色素濃
度などを考慮して決定する。

【００３０】また、非線形光吸収層は、１０〜４００ｎ
ｍの範囲に設定されることが望ましいから、回転数１０
００〜５０００ｒｐｍ程度で非線形光吸収層の所望膜厚
となるように、色素溶液の濃度と粘度を調整する必要が
ある。

【００３１】一方、蒸着法で非線形光吸収層を形成する
場合には、１０^-2Ｐａ以下の真空度で蒸着されることが
望ましい。

【００３２】反射層は使用する光源に対して反射率の高
い材料を用いる。使用する材料としては、銀、銅、白
金、アルミニウム、コバルト、錫、ニッケル等の金属が
好ましく、これらを単独または合金として使用すること
ができる。これらの反射層の膜厚は２０〜２００ｎｍが
望ましく、形成法としてはスパッタ法、真空蒸着法によ
り形成される。また、反射層は、これら金属に限られる
ものではなく有機系の高反射膜を使用することも可能で
ある。

【００３３】保護層は非線形光吸収層または反射層に対
する傷や汚れの保護や保存安定性のために設けられ無機
材料としてはＳｉＯやＳｉＯ₂などが使用できる。有機
材料ではポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、
エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエステル樹脂、ビニ
ル樹脂、セルロース、脂肪族系炭化水素樹脂系、天然ゴ
ム、ワックス、アルキッド樹脂、乾性油、ロジン等の熱
軟化性、熱溶融樹脂も用いることができる。前記保護層
には必要に応じ、難燃剤、安定剤、帯電防止剤などを添
加することができる。保護膜としては、熱硬化性や光硬
化性樹脂とポリカーボネート基板を接着してもよい。

【００３４】案内溝の形状については、特に制限はない
が、平均溝幅は０．１〜０．８ミクロン、また、溝深さ
は５０〜２００ｎｍの範囲が好ましい。

【００３５】このような光記録媒体では、透明基板を通
して非線形光吸収層２にレーザ光を照射し、このときに
光の強度に依存して透過率が変化することにより、回折
限界を超えた微少スポットが可能となる。これにより、
実効的なビーム径を小さくした高密度記録・再生が可能
な光記録媒体が得られる。

【００３６】以下に、本発明の実施例を説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

【００３７】

【実施例】（実施例１）以下に本発明の実施例を図１を
用いて説明する。図１は、（実施の形態１）で説明に用
いた光記録媒体の断面図を示す。

【００３８】１は基板、２は基板上に設けられた非線形
光吸収層、３は非線形光吸収層上に設けられた反射層、
および４は反射層上に設けられた保護層である。

【００３９】この基板１は、厚さ０．６ｍｍ、トラック
ピッチ０．５３μｍ、３Ｔピット長０．２５μｍのポリ
カーボネート製の円盤状の透明基板を用い、この基板上
部に非線形光吸収層２を形成し、さらに非線形光吸収層
の上部に反射膜３としてアルミニウムをスパッタ法で作
製し、最後にＵＶ硬化樹脂で保護膜４を形成した。

【００４０】非線形光吸収層の材料としては、（化３）
に示すようなテトラフェニルポルフィリン亜鉛を用い真
空蒸着法で製膜した。

【００４１】

【化３】

【００４２】なお、このときの蒸着条件は、基板温度は
室温、真空度４×１０^-4Ｐａ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ
で、膜厚は４０ｎｍであった。得られた有機薄膜の膜厚
は、ＳＬＯＡＮ社製、ＤＥＫＴＡＫ３ＳＴを用いて計
測し、更に、薄膜有機の吸収スペクトルは日立製作所製
分光光度計（Ｕ−４０００）を用いて測定を行った。

【００４３】この非線形光吸収層の光吸収ピークは４０
０〜４３０ｎｍにあり、４０７ｎｍの青色半導体レーザ
の波長域に吸収をもつものである。

【００４４】以上のように構成された光記録媒体につい
て、ＮＡ０．６５、波長４０７ｎｍの青色半導体レーザ
により速度４．０ｍ／ｓ、レーザパワー０．２から４ｍ
Ｗで再生を行ったところ、再生信号振幅の増加が観測さ
れた。

【００４５】また、本発明の非線形光吸収層の非線形性
を明確に示すために、ポリカーボネート基板上に非線形
光吸収層を蒸着法により形成し、これに、４０７ｎｍの
レーザのパワーを変えて評価した結果を図２に示す。図
２に示すように、レーザパワー０．８から１．０ｍＷで
透過率の非線形が現れていることが明らかとなった。

【００４６】（実施例２）（実施例１）において、非線
形光吸収層の上部および下部にＳｉＯ₂からなる誘電体
を８０ｎｍスパッタ法により製膜した光記録媒体を作製
し、（実施例１）と同様に評価した。

【００４７】その結果、（実施例１）と同様に、再生信
号振幅の増加が観測された。また、誘電体層と非線形光
吸収層を交互に多層化した素子において、４０７ｎｍの
レーザ光を照射したところ、（実施例１）と同様にレー
ザパワーに依存して光非線形性が観測された。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、透明基板
上に有機非線形光吸収層を設けることで照射光の回折限
界を越える微少なビーム径を形成し、実効的にビーム径
が小さくなり光学的分解能以下の微小な情報ピットが再
生可能となるため、光記録媒体の記録容量を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による光記録媒体を示す
断面図

【図２】本発明の一実施例による非線形光吸収層のレー
ザパワー依存性を示す特性図

【符号の説明】

１ポリカーボネート基板２非線形光吸収層３反射膜４保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲
であるレーザ光に対して透明である基板と、そのレーザ
波長域に対して非線形光吸収性を有する有機薄膜層とを
有することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲
であるレーザ光に対して透明である基板と、そのレーザ
波長域に対して非線形光吸収性を有する有機薄膜層とを
有し、更に、その非線形有機薄膜層の上部または下部の
いずれか、あるいは両方に、前記レーザ光に対して透明
である誘電体層を有することを特徴とする光記録媒体。
【請求項３】波長が３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲
であるレーザ光に対して透明である基板と、前記レーザ
光に対して透明である誘電体層と、前記レーザ光の波長
域に対して非線形光吸収性を有する有機薄膜層とを有
し、前記基板の上部に、前記誘電体層と前記有機薄膜層
とが交互に多層化されていることを特徴とする光記録媒
体。
【請求項４】有機薄膜層が真空蒸着法で製膜されてい
ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
光記録媒体。
【請求項５】有機薄膜層がポルフィリン誘導体からな
ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
光記録媒体。
【請求項６】ポルフィリン誘導体が下記一般式（化
１）に示されるテトラフェニルポルフィリン化合物であ
ることを特徴とする請求項５記載の光記録媒体。【化１】ここで、（化１）においてＭは２個の水素、または、酸
素またはハロゲンを有していてもよい２価、３価、４価
の金属原子であり、Ｒ１〜Ｒ４はメトキシ基、アルキル
基、アルコキシ基、ジメチルアミノ基、ハロゲン、水素
または１価の有機残基である置換基を示す。