JP2005014274A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】耐環境特性に優れ、コストアップにならず、製造効率がよい光記録媒体を提供する。
【解決手段】基板１１上に、レーザ光６を反射する反射膜１と信号が追記録される記録膜３とこの記録膜３を保護する保護膜５とをこの順に形成し、記録膜３をアモルファスカーボンで形成すると共に、酸化物を含んでなる薄膜２，４を記録膜３に隣接して形成した。また、この記録膜３の比抵抗を０．１９Ω・ｃｍ〜０．５０Ω・ｃｍの範囲にした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体に係り、特に追記型の光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）に代表される光記録媒体は、記録容量が大きく，ランダムアクセス性や可搬性に優れ、比較的低コストであることから極めて広く普及しているが、放送のデジタル化等への対応のため、より高密度な記録を可能とした大容量化したものが望まれている。
この高密度記録を可能にする手段として、レーザの短波長化や対物レンズの高ＮＡ化の検討が進められている。
具体的には、ＣＤにおいて波長７８０ｎｍ及びＮＡ０．４５であり、ＤＶＤで６５０ｎｍ及び０．６であったレーザ波長及びＮＡを、４０５ｎｍ及び０．８５にした光学系でのシステムが検討されている。
【０００３】
一方、記録媒体の１つである、１回だけ記録が可能な追記型光記録ディスクは、その記録膜の材料として、レーザの照射により物理的変化あるいは化学反応を生じて屈折率が変化する性質を有する有機色素を用いられるのが一般的である。
この有機色素の屈折率変化には照射するレーザの波長依存性があるため、光ディスクシステムに使用するレーザの波長に応じて異なる有機色素を選択する必要がある。
特許文献１には、上述したような４００ｎｍ程度のレーザ波長に対応する有機色素を用いた記録膜やその記録膜を有する光学記録媒体が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９２９５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機色素を用いた記録膜は、溶剤に溶解したり、湿気により変質したりするものであり、耐環境特性に優れるものではなかった。
また、使用するレーザの波長が紫外線領域に近い４００ｎｍ程度の短波長であると、そのレーザの照射で特性が劣化する可能性があった。
【０００６】
また、対物レンズは、その高ＮＡ化により焦点距離が極めて短くなるので、比較的長波長のレーザを用いた時にはディスクの基板側から照射していたレーザを、記録膜側から照射する必要があり、そのために、記録膜上に透明樹脂膜を形成したり、接着層を介して透明シートを接着して保護膜を設けるのであるが、記録膜と保護膜又は接着層との混合を防止するために、記録膜上に誘電体の保護膜を形成する必要があった。
【０００７】
この保護膜は、スピンコートで形成できる有機色素の記録膜とは異なりスパッタリングで形成しなければならず、それぞれの膜を別々の工程で形成するためにコストアップになってしまうという問題があった。
【０００８】
また、有機色素の種類によっては、反射膜が更に必要となる場合があった。
この場合は、基板，反射膜，有機色素記録膜，誘電体膜，保護膜の順に積層形成する必要があるが、スパッタリング工程、スピンコート工程，またスパッタリング工程と複数の工程をまたぐように製造しなければならず、製造効率が極めて悪いという問題があった。
【０００９】
そこで本発明が解決しようとする課題は、耐環境特性に優れ、コストアップにならず、製造効率がよい光記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、基板（１１）上に、少なくとも、レーザ光（６）を反射する反射膜（１）と信号が追記録される記録膜（３）と該記録膜（３）を保護する保護膜（５）とをこの順に形成して成り、前記記録膜（３）は、前記保護膜（５）側から照射されたレーザ光（６）を吸収して物性が変化し、前記記録膜（３）の前記物性の変化の有無により前記信号の追記録を行う光記録媒体において、
前記記録膜（３）をアモルファスカーボンで形成し、酸化物を含んでなる薄膜（２，４）を前記記録膜（３）に隣接して形成して成ることを特徴とする光記録媒体であり、
請求項２に係る発明は、前記記録膜（３）の比抵抗が０．１９Ω・ｃｍ〜０．５０Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の光記録媒体の実施例を示す模式的断面図であり、
図２は、本発明の光記録媒体の実施例における記録膜の物性を説明する図であり、
図３は、本発明の光記録媒体の実施例における記録膜を形成する際のガス圧力と記録膜の比抵抗との関係を示す図であり、
図４は、本発明の光記録媒体の実施例における比抵抗とＣ／Ｎとの関係を示す図である。
【００１２】
本発明の光記録媒体の実施例である光ディスクの模式的断面を図１に示す。
この光ディスクの基板１１は、ポリカーボネート（ＰＣ）からなる厚さ約１．１ｍｍのディスクである。
この基板１１は、射出成形により形成され、表面にランドとグルーブ（図示せず）が形成されている。
【００１３】
この基板１１上には、金属反射膜１，第１の誘電体膜２，記録膜３及び第２の誘電体膜４が、この順序で積層形成されている。これらは、例えば、スパッタリングで積層することができる。
【００１４】
各膜に使用できる材料としては以下のものがある。
反射膜１にはＡｇ，Ａｕ，Ａｌ等の高反射率材料が使用できる。これらの材料は、耐食性等を向上させるための添加物を加えた合金であることが望ましく、例としてＡｇＰｄＣｕがある。
第１，第２の誘電体膜２，４には、ＺｎＳ−ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２等の酸化物材料が使用できる。
記録膜３にはアモルファスカーボンが使用できる。
【００１５】
各層の膜厚は以下の範囲にすればよい。
反射膜１は１０ｎｍ〜２００ｎｍであり、第１の誘電体膜２は１０ｎｍ〜２０ｎｍであり、第２の誘電体膜４は１５ｎｍ〜１００ｎｍである。
各膜は、同一の真空装置内で形成することができるので、製造の効率がよく、低コストで製造が可能である。
【００１６】
各層を積層形成した後、その表面に紫外線硬化樹脂により厚さが約０．１ｍｍのシートを保護膜５として接着する。このシートの材質としてＰＣ（ポリカーボネート）を用いることができる。
この保護膜５は光透過性を有するものであり、紫外線硬化樹脂のみで形成してもよい。紫外線硬化樹脂の例として、エポキシ樹脂またはアクリル系樹脂からなるものが使用できる。
【００１７】
積層した誘電体膜２，４は、干渉効果による光ディスクの反射率の制御や、反射膜１と記録膜３間の距離の調整による熱分布の制御や、記録膜３の保護をするものである。
【００１８】
上述した構成の光ディスクの保護膜５側から、図示しない光記録再生装置の光学ピックアップの対物レンズにより集光されたレーザ光６を入射させ、記録膜３に熱的作用を施して記録再生を行う。
【００１９】
次に、この記録再生について詳述する。
記録膜３を形成するアモルファスカーボンにおいて、炭素原子は、その共有結合様式である単結合，二重結合，三重結合の３つの結合様式が混在している。
また、これらの炭素原子に加えて、結合欠陥である不対電子を有する炭素原子も存在している。この記録膜３の物性は、このような数種の結合様式を有する炭素原子の有無やその比率によって、異なるものになる。
記録膜３を例えばスパッタリングで形成する場合、基板１１の温度や成膜ガス圧力等の成膜条件の違いによって結合様式が異なり、記録膜３はその成膜条件特有の物性を示す。
【００２０】
この成膜ガスにＡｒ（アルゴン）を使用した場合の、Ａｒガスの成膜圧力と、成膜した記録膜３の比抵抗及び加熱後減量率との関係を図２に示す。この加熱後減量率は、大気成分中で４００℃，１時間放置した後の重量減少率である。
測定に共したアモルファスカーボンの記録膜は、基板上に膜厚１００ｎｍ一定で形成したものである。
比抵抗の測定は、４端子抵抗測定器を用いた。また、加熱後減量率は、予め記録膜に段差を設けておき、その段差の変化を触針式の膜厚計で測定することで得た。
【００２１】
その結果、成膜のガス圧力が増加すると、成膜された記録膜は高抵抗になり、加熱後減量率が大きくなることが判明した。
成膜時のガス圧力が大きい程、記録膜に存在する炭素原子の結合様式において結合欠陥である不対電子を有する炭素の存在比率が増加する。そのため、比抵抗が上昇する。
また、不対電子を有する炭素が大気中の酸素と反応して二酸化炭素として放出されるため、より質量の減少が大きくなる。これは、加熱後減量が真空中では生じないことから裏付けられている。
【００２２】
一方、成膜時の基板温度によっても記録膜の物性は異なるものになる。
成膜時の基板温度が低い程、三重結合成分が多く、基板温度が高い程、二重結合成分が多くなることがラマン分光の結果から判明している。
しかしながら、上述した比抵抗の変化や加熱後減量については、ガス圧力の違いに対する依存性の方が大きいものである。
【００２３】
本発明の光ディスクは、この現象を利用し、不対電子を有する炭素原子をより多く含有したアモルファスカーボンで記録膜３を形成すると共に、その直下と直上とに酸化物の誘電体膜２，４を設け、両誘電体膜２，４で記録膜３を挟んだ構成にしたものである。
【００２４】
この構成において、記録膜３をレーザで加熱すると、記録膜３中の炭素原子と、記録膜３に隣接した誘電体膜２，４中の酸素とが反応して二酸化炭素が生成し、これが外部に放出され、記録膜３が変形する。この変形に伴い、反射率あるいは屈折率等の光学的物性の変化を誘起して信号の記録再生が可能となる。
【００２５】
この加熱によって記録膜３に生じる変形及び光学的物性の変化の程度は、比抵抗値を指標とすることで知ることができる。以下にこれを具体的に説明する。
【００２６】
レーザ照射部と非照射部とにおいて、信号の記録再生に必要な物性の差が得られるためには、形成した記録膜３の比抵抗が、０．１９Ω・ｃｍ〜０．５０Ω・ｃｍの範囲にあることが必要である。
比抵抗がこの範囲にあれば、光ディスクシステムとして必要な再生信号のＣ／Ｎを、４０ｄＢ以上確保することができる。
また、比抵抗が、０．２０Ω・ｃｍ〜０．４２Ω・ｃｍの範囲にあれば、再生信号のＣ／Ｎを４５ｄＢ以上確保できてより好ましい。
さらには、比抵抗が、０．２２Ω・ｃｍ〜０．３０Ω・ｃｍの範囲にあれば、再生信号のＣ／Ｎを５０ｄＢ以上確保できるので、最も好ましい。
【００２７】
上述したアモルファスカーボンの記録膜３中の炭素原子と、隣接した誘電体膜２，４中の酸素との反応は、３００℃以上の温度で顕著に起きるが、光ディスクの一般的使用温度範囲である０℃〜８０℃においては、この反応は起こらない。
従って、上述した記録膜３は、光ディスクの通常の使用温度において物性は極めて安定している。
また、溶剤や水分等、あるいは紫外線の照射に対しても劣化がなく、化学的にも極めて安定したものである。
【００２８】
次に、本発明の光ディスクの実施例１〜実施例４と比較例１〜３とを作成し、それぞれを比較評価したので詳述する。
これらの例は、スパッタリングによる記録膜３の成膜条件におけるＡｒガス圧力のみが異なるものであり、他はすべて同条件で作成したものである。
【００２９】
＜実施例１＞
まず、トラックピッチ０．３２ｎｍ，溝深さ２５ｎｍのランド及びグルーブを有する直径φ１２０の基板１１を射出成形により形成した。材料は、ＰＣ（ポリカーボネート）とした。
この基板１１上に、Ａｒを成膜ガスとしたスパッタリングにより、金属反射膜１として、ＡｇＰｄＣｕ合金膜を厚さ２００ｎｍで成膜した。
次に、この金属反射膜１上に、第１の誘電体膜２としてＺｎＳ−Ｓｉ０２の膜を厚さ２０ｎｍで成膜した。
次に、この第１の誘電体膜２上に記録膜３としてアモルファスカーボンの膜を厚さ２０ｎｍで成膜した。
次に、この記録膜３上に、第２の誘電体膜４としてＺｎＳ−Ｓｉ０２の膜を厚さ３６ｎｍで成膜した。
ここまでの成膜は同一の真空装置内で行った。
その後、第２の誘電体膜４上に、保護膜５としてＰＣ（ポリカーネート）からなる厚さ０．１ｍｍのシートを、アクリル系樹脂からなる紫外線硬化樹脂の接着層を介して貼り付けて、実施例１の光ディスクを作成した。
【００３０】
この実施例１の作成工程におけるスパッタリングの成膜条件は、
基板温度：室温
Ａｒガス圧力：５ｍＴｏｒｒ
パワー：２００Ｗ
である。
【００３１】
＜実施例２＞
実施例２の光ディスクは、上述の実施例１の光ディスクの作成における成膜条件において、Ａｒガス圧を７ｍＴｏｒｒとして作成したものである。
【００３２】
＜実施例３＞
実施例３の光ディスクは、上述の実施例１の光ディスクの作成における成膜条件において、Ａｒガス圧を１０ｍＴｏｒｒとして作成したものである。
【００３３】
＜実施例４＞
実施例４の光ディスクは、上述の実施例１の光ディスクの作成における成膜条件において、Ａｒガス圧を１２ｍＴｏｒｒとして作成したものである。
【００３４】
また、比較例１〜３は以下のように作成した。
＜比較例１＞
比較例１の光ディスクは、上述の実施例１の光ディスクの作成における成膜条件において、Ａｒガス圧を１．２ｍＴｏｒｒとして作成したものである。
【００３５】
＜比較例２＞
比較例２の光ディスクは、上述の実施例１の光ディスクの作成における成膜条件において、Ａｒガス圧を１５ｍＴｏｒｒとして作成したものである。
【００３６】
＜比較例３＞
比較例３の光ディスクは、上述の実施例１の光ディスクの作成における成膜条件において、Ａｒガス圧を２０ｍＴｏｒｒとして作成したものである。
【００３７】
上述のように作成した各光ディスクを、レーザ波長が４０５ｎｍで対物レンズのＮＡが０．８５の光ディスクシステムを用い、レーザ光の記録パワーを５．０ｍＷ，再生パワーを０．３５ｍＷとした条件で、記録マーク長さ０．６４μｍの信号の記録再生を行い、Ｃ／Ｎを測定した。
【００３８】
この測定結果を、それぞれの実施例、比較例における記録膜の単独の比抵抗の測定結果と合わせて評価した結果を表１に示す。
【表１】

当表において、光ディスクとして使用できないものは×とし、使用できるものを○とし、より好ましいものを◎で評価している。
【００３９】
また、Ａｒガス圧力と比抵抗との関係を図３示し、比抵抗とＣ／Ｎ値との関係を図４に示す。
【００４０】
図３から、比抵抗値はＡｒガス圧力によって制御できることがわかる。
また、図４から、Ｃ／Ｎ値は比抵抗値によってピークを有し、比抵抗値が小さい場合と大きい場合には、必要なＣ／Ｎ値である４０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られないことがわかる。
光ディスクシステムとして必要な再生信号のＣ／Ｎを４０ｄＢ以上確保するためには、比抵抗値を０．１９Ω・ｃｍ〜０．５０Ω・ｃｍの範囲にすればよい。
この比抵抗値を得るためのＡｒガス圧は、２．２ｍＴｏｒｒ〜１３ｍＴｏｒｒである。
また、高いＣ／Ｎが得られることが好ましいことは言うまでもなく、例えば、Ｃ／Ｎを４５ｄＢ以上確保するには、比抵抗値を０．２０Ω・ｃｍ〜０．４２Ω・ｃｍの範囲にすればよい。
この比抵抗値の範囲を得るためのＡｒガス圧は、３ｍＴｏｒｒ〜１０．５ｍＴｏｒｒである。
さらに高いＣ／Ｎとして５０ｄＢ以上確保するには、比抵抗値を０．２２Ω・ｃｍ〜０．３０Ω・ｃｍの範囲にすればよいことがわかる。比抵抗値をこの範囲にすることが最も好ましい。
この比抵抗値の範囲を得るためのＡｒガス圧は、５ｍＴｏｒｒ〜７．５ｍＴｏｒｒである。
【００４１】
さて、本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形が可能である。
例えば、酸化物を含んで成る誘電体層を、記録膜３の上下ではなく一方の側のみに隣接して形成した構成としてもよい。
また、誘電体膜は、酸化物を含んだ光透過性を有する薄膜であればよく、好ましくは、屈折率が２．０に近い膜として形成されているのがよい。
また、他の実施形態として、記録膜３上に第２のランド及びグルーブを設けた中間層を形成し、この中間層を介して第２の記録膜を設け、その上に誘電体膜及び保護膜を積層したいわゆる２層の光ディスクについても適用することが可能である。
なお、上述した実施例は光ディスクであるが、本発明は他の光記録媒体にも適用が可能であることは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明の光記録媒体は、耐環境性に優れ、コストアップにならず、極めて効率良く製造が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録媒体の実施例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の光記録媒体の実施例における記録膜の物性を説明する図である。
【図３】本発明の光記録媒体の実施例における記録膜を形成する際のガス圧力と記録膜の比抵抗との関係を示す図である。
【図４】本発明の光記録媒体の実施例における比抵抗とＣ／Ｎとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 反射膜
２ 第１の誘電体膜
３ 記録膜
４ 第２の誘電体膜
５ 保護膜
６ レーザ光
１１ 基板

Claims (2)

1. 基板上に、少なくとも、レーザ光を反射する反射膜と信号が追記録される記録膜と該記録膜を保護する保護膜とをこの順に形成して成り、
   前記記録膜は、前記保護膜側から照射されたレーザ光を吸収して物性が変化し、前記記録膜の前記物性の変化の有無により前記信号の追記録を行う光記録媒体において、
   前記記録膜をアモルファスカーボンで形成し、
   酸化物を含んでなる薄膜を前記記録膜に隣接して形成して成ることを特徴とする光記録媒体。
2. 前記記録膜の比抵抗が０．１９Ω・ｃｍ〜０．５０Ω・ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。

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