JP2573998B2

JP2573998B2 - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2573998B2
Application number: JP63130749A
Authority: JP
Inventors: 稔池田; 晃一斉藤; 秀樹小林
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPS6451990A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明はレーザ光によって情報の記録及び再生を行な
う光記録媒体に関する。

＜従来の技術＞レーザ光によって情報の記録、再生を行なう光記録媒
体は、半導体レーザ、記録材料、成膜技術などの基本技
術の向上と、大容量記録が可能であるという特徴によ
り、最近急速に実用化の道が開かれてきた。レーザ光に
よって記録を行うためには、レーザ光を照射した部分に
何らかの状態変化が必要であり、これによって光学的変
化をもたらすことが必要である。すでにバブル（空隙）
形成方式、ピット形成（孔または凹部形成）方式、非結
晶−結晶質転移方式等が記録方法として提案されてい
る。

例えば、空隙形成方式の記録媒体は、特開昭56−6534
0号公報、特開昭56−127937号公報においてその技術が
公開されている。

一方、孔または凹部形成方式（以下単に穴あけ方式と
いうことがある）の記録媒体の場合、Te、Se、Ｓなどの
カルコゲン系の元素を主成分とするものが中心であり、
例えば、特開昭58−71193号公報、特開昭52−110634号
公報、特開昭57−146691号公報などに技術が公開されて
いる。

しかしながら、カルコゲン系の元素は化学的に不安定
なものが多く、耐久性に不安があり、種々の添加剤を加
えたり、保護膜を設ける等の改良が試みられている。

ここで、表面に微細な凹凸構造を有するプラスチツク
基板上に金属薄膜を設けた光記録媒体は、表面が平坦な
プラスチツク基板上に金属薄膜を設けた記録媒体に比較
して、記録用レーザを効率よく吸収するため低いパワー
で記録することが可能であり、構造を単純化できる特徴
を有し、例えば特開昭59−135643号公報にその技術が開
示されている。さらに、レーザ光への負担低減、あるい
は多機能ドライブ、レーザカード等の開示に伴って、よ
り高感度な光記録媒体への要求が強まってきた。

＜発明が解決しようとする問題点＞本発明の目的は、上述した従来の孔または凹部形成方
式の光記録媒体の問題点を解決することを技術的課題と
して、微細な凹凸構造を有する孔または凹部形成型記録
媒体において、光吸収層として二成分以上の金属あるい
は半金属から成る組成物薄膜を用いることによって、従
来の技術と比較して充分高い記録感度を持ち、かつ単純
な構成から成る光記録媒体を提供せんとするものであ
る。

＜問題点を解決するための手段＞本発明は表面に微細な凹凸構造を有する透明樹脂基板
の上に金属薄膜を積層してなり、所定の波長領域のレー
ザ光を強く吸収して該レーザ光により孔または凹部を形
成することによってデータが書き込まれることのできる
光記録媒体において、上記金属薄膜が白金族元素及び他
の金属または半金属元素を含み、熱伝導率を必須成分た
る白金族元素単金属の熱伝導率の60％以下であることを
特徴とする光記録媒体である。

本発明の記録媒体の基本構造は、表面に微細な凹凸構
造を有する透明樹脂基板上に、金属薄膜を設けた構造で
ある。該基本構造は、例えば米国特許第4,616,237号明
細書及び特開昭59−135643号明細書に開示される方法に
より得られる。

用いられる透明樹脂としては、レーザ光を透過するに
充分透明であれば何でも使用できる。それらは、例えば
ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリカーボネート樹脂又はポリメタクリル樹脂等の
透明性に優れた透明樹脂材料を例示することができる。
用いるレーザは特に限定するもではないが、ドライブ装
置をコンパクトにするためには半導体レーザが好まし
く、波長が750〜850nm領域のものが使われる。この場合
記録用パワーとしては一般に１〜10mW程度の範囲で用い
られる。

透明樹脂基板表面の微細な凹凸は、例えばカレンダリ
ング法、射出成形法、射出圧縮成形法、圧縮成形法、ホ
トポリマー法（2P法）等の成形方法により基板が成形さ
れるときに微細な凹凸構造を有する成形金型を用いるこ
とにより容易に得られる。

この微細な凹凸構造は、所定の波長領域のレーザ光を
強く吸収して、該レーザ光による書き込みを容易にする
性質を有する。該構造は一般に平均表面レベルに対して
横方向に測定した規則的な周期が記録用レーザ光の波長
以下であり、その深さ0.01〜１μｍであり、0.05〜１μ
ｍであることが好ましい。横方向の周期がレーザ光の波
長を超えたり、その深さが0.01μｍより小さいときは、
表面が平坦な透明樹脂基板と同程度の記録用パワーを要
し、表面を凹凸構造にする効果が発現しにくい。一方、
深さが１μｍより大きくなると、記録用レーザ光を効率
よく吸収する点では好ましいが、上述した形成方法によ
り再現性よく、しかも短時間で成形することが困難とな
る。

本発明において用いられる金属薄膜としては、白金族
元素を必須成分とし、他の金属又は半金属元素を副成分
とする組成物（合金を含む）であり、熱伝導率が必須成
分たる白金族元素単金属の熱伝導率の60％以下のものが
採用される。

白金族元素としては、白金、ルテニウム、ロジウム、
パラジウム、オスミウムまたはイリジウムが例示される
が、その中でも特に好ましいのは白金である。白金を必
須成分とする金属薄膜は、化学的安定性が高く記録媒体
の初期性能を長期に渡って保持することができるという
特長を有する。

さらに、本発明で用いられる金属薄膜層（光吸収層）
は必須成分たる白金族元素に適当な他の金属あるいは半
金属を１種類以上添加し、その結果、必須成分たる白金
族元素単金属の熱伝導率の60％以下の熱伝導率を持つ組
成物の薄膜である必要がある。即ち、本発明者らの研究
によれば、本発明で規定される熱伝導率を満足するかぎ
り、該金属薄膜を用いた光記録媒体は貴金属を主体とす
るにもかかわらず、本発明の記録方式（孔または凹部形
成）に適しているという意外な効果が認められた。金属
薄膜を構成する材料の低熱伝導化により、記録レーザ光
のエネルギー（熱）の局在化が生起し、記録感度の著し
い増大が見出された。また、このエネルギーの局在化
は、生成孔または凹部のエツジを明確にし、生成孔また
は凹部のエツジに帰因するノイズを低減するという効果
も有することが見出された。しかも生成する孔および凹
部の大きさが均一であるため、いわゆるジッターが低減
できるという効果も見出された。

上記の効果は熱伝導率が低ければ低い程顕著となるこ
とも認められた。本発明における金属薄膜のより好まし
い熱伝導率は白金族元素単金属の熱伝導率の40％以下で
ある。

上記副成分として添加される金属又は半金属元素とし
ては、配合することにより白金族元素の熱伝導率を著し
く低下させる能力を有するものなら何でも使用可能であ
るが、例えばビスマス（Bi）、チタン（Ti）、アルミニ
ュウム（Al）、セレン（Se）、テルル（Te）、珪素（S
i）、ゲルマニウム（Ge）、錫（Sn）等を好ましいもの
として例示することができる。

本発明者らの研究によれば上記他の金属または半金属
元素の融点ｘ（℃）および光記録媒体を構成する金属薄
膜の熱伝導率κ（cal/cm・sec・deg）が、（１）式、よ
り好ましくは（２）式を満足したときに特に優れた孔ま
たは凹部形成方式による記録が行えることも認められ
た。

In（1.2κ−0.036）≦−8.7×10^-4x−3.4 （１） In（1.2κ−0.036）≦−7.8×10^-4x−4.1 （２）上記式を満足する好ましい副成分としてはビスマス、
セレン、テルルが例示される。ここで副成分たる元素の
配合割合は適宜決定されるが、全体の10％以上であるこ
とが好ましく、一般には20〜80重量％の範囲内が好まし
く使われる。

金属として白金を選択した場合の上記の副成分の組成
を例示すると、上述のいずれの金属も原子数％で約５％
添加すると熱伝導率は白金のそれに対し60％に減少す
る。Si、Ge、Sn、Te、Seにおいては約10％添加すると熱
伝導率が40％程度になる。Bi、Ti、Alの場合は約20％添
加することにより熱伝導率が40％に低下する。

金属薄膜の膜厚は、特には限定されないが、基板側か
らレーザ光を入射した時の記録前の反射率が５〜60％の
範囲である様設定されるのがよい。この範囲を超え、低
すぎると記録、再生時にトラツキングが十分行えず、安
定した記録、再生が困難となる。又、高すぎると記録用
レーザ光を十分に吸収することができず、全く記録でき
ないか、記録に高いパワーを要するので好ましくない。
該金属薄膜層が、この様な反射率を有するためには、配
合元素によって差はあるが一般には５〜200nmの膜厚で
ある。

この様な膜厚を有する薄膜の熱伝導率測定は一般には
非常に困難である。金属の熱伝導率は伝導電子によるも
のであるから、電気伝導度に１次的に比例し、薄膜の電
気伝導度σを求めれば、次に示す関係によって、絶対温
度Ｔにおける熱伝導率κを求めることができる「金属材
料基礎学；尾崎良平他著：朝倉書店：第158頁：（1985
年）］。

κ＝5.02（calΩ/sec・deg²）σＴ×10^-9＋0.03 ここでκ：熱伝導率［cal/（cm・sec・deg）］ T:絶縁温度（゜Ｋ） σ：電気伝導度（1/Ω・cm）本発明における熱伝導率とは上記式により求められる値
である。なお熱伝導率は薄膜においては膜の厚みに依存
する。従って、本発明で定義される金属薄膜及び白金族
単金属の熱伝導率はそれぞれ同じ膜厚にて測定された値
を基準にする。

本発明の様に多元系組成物を用いた場合、膜硬度は大
きくなり、空隙強度を保持したままで、膜厚をより薄く
することが可能である。

以上示した様な金属薄膜層は、スパツタリング法、真
空蒸着法、イオンプレーティング法等常法により形成す
ることが可能であり、成膜方法は特に限定するものでは
ない。

以上により製造された光記録媒体は、レーザ光を照射
することにより、表面の微細な凹凸構造によりレーザ光
を強く吸収し、透明樹脂基板の局部分解によるガス発生
を生起し、金属薄膜の永久変形として認められる孔また
は凹部を形成することにより、永久的記録を行うことが
できる。

本発明において、透明樹脂基板と金属薄膜層との間に
例えば、ニトロセルロースなどの薄い中間層を設けるこ
とは、記録感度をさらに向上せしめたり、形成されるピ
ットの形状を整えるために有効である。

中間層としては、ニトロセルロースの他に、分解温度
の低い各種染料、極めて低融点を示す各種金属、セルロ
ース誘導体、低分子量の熱可塑性樹脂等を例示すること
ができる。

本発明の記録媒体は、任意の保護層により保護するこ
ともできる。また記録媒体の形状は円形、方形等であっ
ても良く、ディスク状、カード状等であってもよい。

＜実施例＞以下に実施例をもって本発明をより詳しく説明する。

［実施例１、比較例Ａ］平均表面レベルに対して、横方向に測定した規則的な
周期が0.3μｍ、その深さが0.1μｍの凹凸を有する厚さ
1.2mm、内径15mm、外径130mmのポリカーボネート製透明
樹脂円板を射出成形により成形した。次いでこの円板上
に、Ptターゲツト及びSeターゲツトを用い、スパツタ率
を考慮して原子比1:1になるように電圧を印加し、スパ
ツタリング法による厚さ12nmの薄膜を形成し、光記録媒
体を得た。ここで、本文中に記載の測定法によって、こ
の膜の熱伝導率を測定したところ0.005（cal/cm・sec・
deg）であった。尚、この光記録媒体において、基板側
からレーザ光を入射した場合の反射率は25％、吸収率は
55％であり、波長830nmにおいて、記録再生のためのフ
ォーカシング及びトラツキングは充分行うことができた
ため、記録パワーを１〜10mWまで遂次変えながら記録を
行いCNRを測定した。結果を第１図に示した。また、記
録部分を電子顕微鏡で観察したところ、孔が形成されて
いるのが認められた。

比較例Ａとして、前述の微細な凹凸を有するポリカー
ボネート製透明樹脂円板にスパツタリング法によってPt
ターゲツトのみを用い12nmに成膜して光記録媒体を作製
した。この白金薄膜の熱伝導率は0.091（cal/cm・sec・
deg）であった。実施例１と同様に記録パワーを遂次変
えながら記録を行いCNRを測定したが単にバブル状にな
るだけで測定範囲内の記録レーザパワーでは孔または凹
部形成には至らなかった。

即ち、本発明に基づけば、比較例のPtのみよりなる金
属薄膜を有する記録媒体に比較して低パワーで、良好な
孔あけ型の光記録媒体を得ることが可能であった。

＜実施例２〜３＞金属薄膜層として、スパツタリング法によってPtにBi
を添加し成膜した光記録媒体について、同様の測定を行
なった。膜中のPtとBiの原子比は1:1であり、熱伝導率
は0.014（cal/cm・sec・deg）であった。さらに反射率
は18％、吸収率は65％であった。測定の結果、第１図に
おける実施例と同様の効果が得られ、孔あけ型の光記録
媒体を得ることができた。

さらに、基板と金属薄膜層との間に、0.1μｍの厚さ
のニトロセルロース層をスピンコート法により設層した
ものについて、同様の測定を行ったところ、CNRが50dB
に達する記録レーザパワーが更に1mWも低減することが
できた。

＜発明の効果＞本発明によれば、基板上に金属薄膜層を設けてなる光
記録媒体において、金属薄膜層に、白金族を必須成分と
し、１種類以上の金属または半金属元素を添加すること
によって成り、かつ熱伝導率が白金族単金属の値より小
さい組成物を用いることによって、化学的に安定で高感
度記録が可能な光学記録媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１において得られた光記録媒体ついて測
定した記録パワーとCNRとの関係を示した図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平均表面レベルに対して横方向に測定した
周期が記録用レーザの波長以下でありその深さが0.01〜
１μｍであるような凹凸構造を表面に有する透明樹脂基
板の上に金属薄膜を積層してなり、所定の波長領域のレ
ーザ光を吸収して該レーザ光により孔または凹部を形成
することによってデータが書き込まれる光記録媒体にお
いて、上記金属薄膜が白金族元素及び他の金属または半
金属元素を含み、熱伝導率が必須成分たる白金族元素単
金属の熱伝導率の60％以下であることを特徴とする光記
録媒体。
【請求項２】白金族元素が白金である請求項１記載の光
記録媒体。
【請求項３】他の金属または半金属元素で融点ｘ（℃）
および光記録媒体を構成する金属薄膜の熱伝導率κ（ca
l/cm・sec・deg）が、次式を満足することを特徴とする
請求項２記載の光記録媒体。 In（1.2κ−0.036）≦−8.7×10^-4x−3.4
【請求項４】他の金属または半金属元素の融点ｘ（℃）
および光記録媒体を構成する金属薄膜を熱伝導率κ（ca
l/cm・sec・deg）が、次式を満足することを特徴とする
請求項２記載の光記録媒体。 In（1.2κ−0.036）≦−7.8×10^-4x−4.1
【請求項５】他の金属または半金属元素がビスマス、チ
タン、アルミニュウム、セレン、テルル、珪素、ゲルマ
ニウムまたは錫である請求項２記載の光記録媒体。