JP2741101C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光情報記録媒体にかかわるもので、とくにプリグルーブの深さおよび
幅の値を所定値に設定することにより、ジッターおよびブロックエラーレート等
の信号特性を改善した光情報記録媒体に関するものである。 ［従来の技術］ この種の光情報記録媒体としては、スパイラル状に案内溝としてプリグルーブ
を形成した透光性の基板と、この基板上に設けるとともに有機色素を含む光吸 収層と、この光吸収層の上に設けた光反射層と、さらにこの光反射層の上に設け
た保護層とを有し、情報を光学的に書き込みおよび読み出し可能なものである。
そして再生信号がＣＤ規格を満足する光情報記録媒体が公知である。 こうした従来公知の光情報記録媒体のプリグルーブの形状としては、トラック
ピッチが１．５〜１．７μｍ、幅が０．５〜０．７μｍ、深さが６０〜９０ｎｍ
である。この光情報記録媒体に記録パワー約７．６ｍＷのレーザ光を照射して基
板を約３０〜４０ｎｍだけ変形させることにより上記プリグルーブ部分にピット
を形成し、光情報の記録を行っていた。 しかしながら、ＣＤ規格におけるジッター（ディジタル信号の時間軸方向の揺
れないしゆらぎ）およびブロックエラーレートが悪いという問題がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上のような間題にかんがみてなされたもので、有機色素からなる光
吸収層を用い、記録光により基板を変形させることによって光情報記録をおこな
う光情報記録媒体において、記録信号を明確に得ることができる光情報記録媒体
を提供することを課題とする。 さらには、ＣＤ規格を満足可能な光情報記録媒体において、ジッターを４０ｎ
ｓ以下、かつブロックエラーレートを３×１０^-2以下にすることができる光情報
記録媒体を提供することを課題とする。 ［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、一方の主面にプリグルーブを形成した透光性を有する基板
と、この基板上に設けるとともに、記録光を吸収する光吸収物質を含む光吸収層
とを有し、該記録光を上記基板を透過して光吸収層に照射することにより情報を
記録する光情報記録媒体であって、上記プリグルーブの左右に位置するランドの
部分における上記光吸収層と上記基板との層界から、上記プリグルーブの部分に
おけるこの層界の最底部までの深さをｄsubとし、上記プリグルーブの幅をｗsub
としたときに、ｄsub≧１５０ｎｍおよびｗsub≦０．６μｍとするとともに、上
記光吸収層が上記記録光を吸収することにより、上記プリグルーブ部分の上記 基板の主面が変形することを特徴とする光情報記録媒体である。 なお、上記ランドの部分における上記光吸収層の表面から上記プリグルーブの
部分における該表面の最底部の深さをｄabsとしたときに、ｄabs≦０．８×ｄsu
bとすることができる。 また、上記光吸収層の上に、前記記録光を反射する光反射層を形成することが
できる。 さらに、上記光吸収層の複素屈折率の虚部をｋabsとするとともに、その実数
部をｎabsとし、上記光吸収層の膜厚をｄavとし、再生光の波長をλとし、さら
にρ＝ｎabs・ｄav／λとしたときに、０．０５≦ρ≦１．６、およびｋabs≦０
．３とすることができる。 なお、本発明における上記プリグルーブの深さｄsubとは、換言すれば基板の
水平面を基準としたときのプリグルーブの最深部と最頂部との差をいい、プリグ
ルーブの幅ｗsubとはこの深さｄsubに対する半値幅（深さｄsubの１／２の深さ
における幅の値）をいうもので、従来のプリグルーブに比較してその深さをより
深くし、その幅をより狭くすることによって、光吸収層による記録光の吸収効果
を高め、基板の変形つまりピットの形成をより明確にしようとするものである。 つぎに、第１図ないし第５図にもとづき本発明をより具体的に説明する。 第１図は、本発明による光情報記録媒体１の一部切り欠き斜視図、第２図は同
光情報記録媒体１の記録前の要部縦断面図、第３図は同光情報記録媒体１の記録
後の要部縦断面図である。 この光情報記録媒体１は透光性の基板２と、この基板２上に形成した光吸収層
３と、この光吸収層３の上に形成した光反射層４と、この光反射層４の上に形成
した保護層５とを有する。なお、必要に応じて基板２と光吸収層３との間、およ
び光吸収層３と光反射層４との間には中間層（図示せず）を設けることもある。 上記基板２には案内溝としてスパイラル状にプリグルーブ６を形成してある。
このプリグルーブ６の左右には、このプリグルーブ６以外の部分すなわちランド
７が位置している。 なお、基板２と光吸収層３とは第一の層界８により互いに接している。光吸 収層３と光反射層４とは第二の層界９により接している。光反射層４と保護層５
とは第三の層界１０により接している。 第３図に示すように、光情報記録媒体１に記録光（記録用レーザー光）Ｌ１を
照射したときに、光吸収層３がこのレーザー光Ｌ１のエネルギーを吸収すること
により発熱し、基板２側に熱変形が生じてピット１１を形成している。あるとき
には、光吸収層３に光学的変化が生ずる場合もある。 とくに第２図に示すように、プリグルーブ６の左右に位置するランド７の部分
における上記第一の層界８から、プリグルーブ６の部分における第一の層界８の
最底部までの深さをｄsubとする。 上記ランド７の部分における上記第二の層界９から、プリグルーブ６の部分に
おける第二の層界９の最底部の深さ（ランド７の部分における光吸収層３の表面
から、プリグルーブ６の部分における該表面の最底部の深さ）をｄabsとする。 光吸収層３の複素屈折率の虚部をｋabsとするとともに、その実数部をｎabsと
する。 光吸収層３の平均膜厚をｄavとする。なお、ここで平均膜厚ｄavとは、（光吸
収層３の体積）／（光吸収層３が形成された領域の面積）により表される。 光吸収層３のプリグルーブ６の部分における膜厚をｄgrとする。 光吸収層３のランド７の部分における膜厚をｄlnとする。 また、再生光（再生用レーザー光）Ｌ２の波長をλとする。 つぎに、ρ＝ｎabs・ｄav／λにより定義される光学的パラメーターについて
説明する。 本発明者らによる実験およびシュミレーションの結果から、光吸収層３の膜厚
に関するこのρ＝ｎabs・ｄav／λが非常に重要なパラメーターであることに着
目した。 すなわち、基板２上に光吸収層３および光反射層４を設けた構成を有する光情
報記録媒体１において、ＣＤ規格に規定している反射率が７０％以上、かつ再生
信号における変調振幅の変調度として示されるＩ11／Ｉtopが０．６以上（ただ
し、「Ｉtop」は、ＣＤの再生信号における最大反射光量であり、「Ｉ11」は、
記録された最長ピットにより回折されて対物レンズに返ってくる反射光量と、非
ピ ット部により反射されて対物レンズに返ってくる反射光量との差に対応する光学
的変調成分である）、および変調度Ｉ3／Ｉtopが０．３〜０．７という出力信号
（ただし「Ｉ3」は、記録された最短ピットにより回折されて対物レンズに返っ
てくる反射光量と、非ピット部により反射されて対物レンズに返ってくる反射光
量との差に対応する光学的変調成分である）を得るためには、光吸収層３の複素
屈折率の実数部ｎabsと、プリグルーブ６部分の膜厚ｄgrとランド７部分の膜厚
ｄlnとの平均の膜厚ないしはその平均膜厚ｄavと、再生光の波長λとで与えられ
るρ＝ｎabs・ｄav／λを０．０５≦ρ≦１．６の範囲内に設定することにより
、容易に反射率をＣＤ規格に適合する反射率７０％以上とすることができること
がわかっている。 上記ρが０．０５よりも小さい場合には、光吸収層３の膜厚ｄavを０．０５μ
ｍ以下と、相当薄くしなければならないため、製造上実用的ではない。 したがって、０．０５≦ρ≦０．６の範囲においては、０．３０≦ρ≦０．６
の範囲が実用的であり、十分な変調度を取るためには、０．１以上の範囲が望ま
しく、変調度の大きい安定した記録特性を得るためには０．４５±０．１の範囲
が最も望ましい範囲であるということができる。 さらに、第４図に示すようにρが０．６以上の範囲であっても、グラフ上での
ピーク点であれば、反射率が７０％を越えることが可能である。 ０．６＜ρ＜１．６の範囲においては、ピーク点は２点あり、常に０．６＜ρ
＜１．１０の範囲と、１．１０＜ρ＜１．６の範囲とにあり、それらのピーク点
において高い反射率を得ることができることがわかっている。 ρ＞１．６の時には膜厚が厚くなるため、膜厚の制御が困難になり、製造上実
用的ではない。 このρと反射率との関係を示すグラフは、指数関数と周期関数との組み合わさ
れた関数として表され、ρが大きくなるにしたがって周期関数の振幅が大きくな
る。 こうした周期関数の振幅は、光情報記録媒体１を構成する層の複素屈折率、膜
厚、それらの均質性等をパラメーターとして変化する。たとえば、光吸収層３か
ら光が入射する側にある層の屈折率が小さいと、反射率はグラフ全体として反 射率が高くなる方向にシフトする等である。 また、このグラフは光吸収層３の複素屈折率の虚部ｋabs、およびｄavをパラ
メーターとする指数関数で表され、第５図に示すようにｋabsが大きくなるほど
グラフ全体の反射率の減衰が大きくなるということもわかっている。 光吸収層３が均質であり、その複素屈折率の実部ｎabs、膜厚davに不均一な分
布がない限り、上記グラフのピークを示す点の周期には変化がないことが本発明
者らのシミュレーションによりわかっている。 なお、条件により、第４図におけるグラフのボトム点の反射率についても、上
記パラメーター条件を制御することによりこれを高くすることが可能であるが、
ρをボトム点付近に設定した場合には、変調度を大きく取ることが困難であり、
ある場合には、記録前よりも反射率が上昇してしまう場合も生じる。したがって
、ρはピーク点付近に設定することが望ましい。 上記ｋabsについても言及する。 高い反射率を得るためにはこのｋabsが０．３以下であることが必要である。 なお本発明者らは、ｋabsの数値設定が重要なパラメーターであることを見い
出している。すなわちこのｋabsが０．３以下であれば、０に近くなるほど反射
率は向上する。したがって、この範囲が最も望ましい。しかし０に近づくほど記
録感度が悪くなるため、０より大きいことが必要である。具体的には、０．０１
以上の範囲が望ましく、実際には０．０５前後が望ましい。 上記ρが０．０５〜０．６の範囲においては同層の複素屈折率の虚部ｋabsは
０．３以下であることが望ましい。またρが０．６〜１．６の範囲においては、
ｋabsは０．２以下であることが望ましい。 つぎに、各層の材質ないし物性等について説明する。 まず、透光性の基板２は、レーザー光に対する屈折率が１．４〜１．６の範囲
内の透明度の高い材料で、耐衝撃性に優れた主として樹脂により形成したもの、
たとえばガラス板、アクリル板、エポキシ板等を用いる。なお、ポリカーボネー
ト等の樹脂を射出成形により成形することが望ましい。また基板２上に他の層、
たとえばＳｉＯ2等の耐溶剤層やエンハンス層をコーティングしておいてもよい
。 これらの材料を射出成型法等の手段により成型する。基板２の厚さは、ＣＤ規
格に準拠するように、１．１ｍｍ〜１．５ｍｍが望ましい。 こうした基板２の光吸収層３側の表面に形成するトラッキングガイド手段とし
ては、スパイラル状に形成した前記プリグルーブ６（第２図、第３図）が望まし
い。プリグルーブ６は、データ信号を記録するときのトラッキングをガイドする
ために用いられる。こうしたプリグルーブ６はスパイラル状に限らず、蛇行して
いてもよい。 このプリグルーブ６部分の深さ、つまり前記ｄsubは、１５０ｎｍ以上、好ま
しくは１６０ｎｍ以上が望ましい。 またプリグルーブ６の幅ｗsubは、０．６μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以
下が望ましい。 光吸収層３部分の深さの比ｄabs／ｄsubは、０．８以下、好ましくは０．６以
下が望ましい。 記録光のパワーが約７．５〜７．９ｍＷの範囲において変形する基板２の部分
の高さ、つまりピット１１の高さは、プリグルーブ６部分の深さｄsubのおよそ
半分で、５０ｎｍ以上であることが確認されている。 プリグルーブ６とこれに隣合うプリグルーブ６との間の間隔いわゆるトラック
ピッチは１．６μｍが望ましい。 つぎに、前記光吸収層３はこうした基板２のトラッキングガイド手段の上に形
成した光吸収性の物質からなる層で、レーザーを照射することにより、発熱、溶
融、昇華、変形または変性をともなう層である。この光吸収層３はたとえばシア
ニン色素等の光吸収性の有機色素含有層であることが望ましい。すなわちたとえ
ば溶剤により溶解したシアニン系色素等を、スピンコート法等の手段により、基
板２の表面に一様にコーティングすることによってこれを形成する。 つぎに、前記光反射層４は必要に応じて形成するもので、金属膜であり、たと
えば、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはこれらを含む合金を、蒸着法、スパ
ッタ法等の手段によりこれを形成する。反射率７０％以上を有することが必要な
ため、これらの中でも、金または金を含む合金を主体とする金属膜が望ましい。 また、光反射層４の酸化を防止するため、光反射層４の上に耐酸化層等の他の
層を設けてもよい。 つぎに、前記保護層５は同じく必要に応じて形成するもので、基板２と同様の
耐衝撃性に優れた樹脂によりこれを形成する。たとえば、紫外線硬化樹脂をスピ
ンコート法により塗布し、これに紫外線を照射して硬化させることによりこれを
形成する。このほか、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン系ハードコート
樹脂等を使用することもある。 ［作用］ 本発明による光情報記録媒体は公知の光情報記録装置によって記録を行うこと
ができる。光情報記録装置のレーザー照射手段すなわちピックアップを設けた側
に透光性の基板２の表面が面するように光情報記録媒体１を配置する。この光情
報記録媒体１をスピンドルモータにより回転させながら、ＣＤ規格に準拠した信
号に変調されたレーザースポットを、前記トラッキングガイド手段にしたがって
トラッキングしながら、ピックアップにより光情報記録媒体１の光吸収層３に照
射することによって、光吸収層が熱を発生し、その熱により基板２を変形させ、
これによりピット１１を形成する。 なお記録にあたっては、波長λが７８０ｎｍ付近のレーザースポットを照射す
ることが望ましい。またＣＤ規格との関連から、線速度は１．２〜１．４ｍ／ｓ
ｅｃである必要があり、記録パワーは６〜９ｍＷ程度でよい。 本発明においては、プリグルーブ６の形状としてその深さｄsubを１５０ｎｍ
以上、かつその幅ｗsubを０．６μｍ以下にすることにより、狭いプリグルーブ
６内に光吸収性の材料を多く収容することとなり、吸収した熱がここに閉じこめ
られ、エッジの良いきれいなピット１１を作ることができる。すなわち、光吸収
層３の記録用レーザー光Ｌ１の吸収にもとづく熱が外部に拡散する割合を抑えら
れてプリグルーブ６内に閉じこめられ、基板２表面に明瞭な変形部（ピット１１
）を形成することができる。 さらに光吸収層３のプリグルーブ６部分の深さｄabsを、基板２のプリグルー
ブ６の深さｄsubの０．８倍以下に形成することにより、従来の光情報記録媒体
に 比較してプリグルーブ６部分の光吸収層３の膜厚ｄgrがプリグルーブ６以外の部
分（ランド７部分）の膜厚ｄlnよりも厚くなる。 しかして、光吸収層３の膜厚は厚いほど概して高感度であるため、プリグルー
ブ６内はランド７内より高感度となる。したがって、記録されたピット１１はプ
リグルーブ６の幅より広い領域に広がりにくく、基板２表面に明瞭で大きな変形
部を形成することが容易となり、物理的にプリグルーブ６に直行する方向（光情
報記録媒体１の半径方向、ないしはプリグルーブ６の幅方向）が仕切られるため
、ピット１１の幅が広がらず、再生信号におけるクロストーク（未記録状態の反
射率を基準としたときの、ピット１１があるべき部分の反射率に対する、ピット
１１がない部分の反射率の比）、およびジッターの原因を抑制可能となり、これ
らの値を小さくすることができる。 なお、記録用レーザー光Ｌ１を反射する光反射層４を光吸収層３の上に形成す
ることにより、基板２を変形させ易くし、記録効率の良好な光情報記録媒体を得
ることができる。 さらに、光吸収層３の膜厚に関するパラメーターρ＝ｎabs・ｄav／λを０．
０５〜１．６の範囲にするとともに、光吸収層の複素屈折率の虚部ｋabsを０．
３以下とすることにより、ＣＤ規格を満足しかつブロックエラーレートおよびジ
ッターの低い光情報記録媒体とすることができる。 ［実施例］ つぎに本発明による光情報記録媒体についてその実施例を以下に説明する。 なお、実施例１は基板上に色素含有層を形成したものであり、実施例２は基板、
色素含有層、光反射層、保護層からなるものである。 （実施例１） 幅０．５μｍ、深さ１６５ｎｍ、およびピッチ１．６μｍのスパイラル状のプ
リグルーブを形成した円板状の基板上に、シアニン色素として濃度１００ｇ／リ
ットルの３，３，３’，３’テトラメチル４，５，４’，５’−ジベンゾインド
ジカーボシアニンパークロレート（日本感光色素株式会社製、ＮＫ−３２１９ ）と、ＰＡ１００６（三井重圧ファイン社製）との２：１溶液をスピンコートす
ることにより、平均膜厚ｄavが１００ｎｍの色素含有層（光吸収層）を形成した
。 上記基板のプリグルーブにおける深さｄsubは１６５ｎｍ、プリグルーブの幅
ｗsubは０．５μｍ、光吸収層のプリグルーブにおける深さｄabsは８０ｎｍであ
る。 光吸収層の複素屈折率の虚部ｋabsは０．０８、実数部ｎabsは２．５、再生光
の波長λは７８０ｎｍであるから、このときの光学パラメータρは０．３２であ
る。 こうして得た光情報記録媒体に基板入射により、波長７８０ｎｍの半導体レー
ザーでＥＦＭ信号をプリグルーブに記録したところ、ブロックエラーレートが０
．５×１０^-2、およびジッターは７ｎｓと良好であった。ピット１１の高さは３
０ｎｍであった。 （実施例２） 幅０．５５μｍ、深さ１８０ｎｍ、およびピッチ１．６μｍでスパイラル状に
プリグルーブを設けた円形状基板上に濃度１２０ｇ／リットルの第６図に示す化
合物（シアニン色素）と、ＩＲＧ００３（日本化薬社製）との２：１溶液をスピ
ンコートして平均膜厚１４０ｎｍの色素含有層を形成した。さらにスパッタリン
グ法により膜厚５０ｎｍの金を製膜してこれを光反射層とし、この上にＵＶ硬化
した保護層を設け、光情報記録媒体を作成した。 上記基板のプリグルーブにおける深さｄsubは１８０ｎｍ、プリグルーブの幅
ｗsubは０．５５μｍ、光吸収層のプリグルーブにおける深さｄabsは８０ｎｍ、
である。 光吸収層の複素屈折率の虚部ｋabsは０．１、実数部ｎabsは２．７、再生光の
波長λは８００ｎｍであるから、このときの光学パラメータρは０．４７である
。 こうして得た光情報記録媒体に実施例１と同様に波長８００ｎｍの半導体レー
ザーでＥＦＭ信号をプリグルーブに記録し、この記録部を実施例１と同様に再 生したところ、ブロックエラーレートが１．０×１０^-3、ジッター２２ｎｓであ
った。これらはＣＤ規格に定める基準を十分に満足している。なおピット１１の
高さ８０ｎｍであった。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、プリグルーブを従来のものより深くかつ狭く形
成したので、基板や光吸収層の変形をともなう記録を行う場合、基板の変形がプ
リグルーブの幅および深さにより限定されることとなるため、ピットの幅および
エッジの整った記録を行うことができる。したがって、現在のＣＤ規格に準拠し
た、とくにＣＤ規格に定められたブロックエラーレートおよびジッターの規格値
を満足することが可能な光情報記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による光情報記録媒体１の一部切り欠き斜視図、 第２図は同、光情報記録媒体１およびこの光情報記録媒体１への光情報記録方
法を説明するための要部縦断面図、 第３図は同、プリグルーブ６にピット１１を形成した状態の要部縦断面図、 第４図はρ（＝ｎabs・ｄav／λ）と反射率との関係のグラフ、 第５図は光吸収層３の複素屈折率ｋabsと反射率との関係のグラフ、 第６図は実施例２の光吸収層を形成するためのシアニン色素を示す図である。 １......光情報記録媒体 ２......透光性の基板 ３......光吸収層 ４......光反射層 ５......保護層 ６......プリグルーブ（案内溝） ７......ランド ８......第一の層界 ９......第二の層界 １０......第三の層界 １１......ピット ｄsub.....ランド７の部分における光吸収層３と基板２との第一の層界８から
、プリグルーブ６の部分における第一の層界８の最底部の深さ ｄabs.....ランド７の部分における光吸収層３と光反射層４との第二の層界９
から、プリグルーブ６の部分における第二の層界９の最底部の深さ ｎabs.....光吸収層３の複素屈折率の実数部 ｋabs.....光吸収層３の複素屈折率の虚数部 ｄav......光吸収層３の平均膜厚 ｄgr......光吸収層３のプリグルーブ６の部分における膜厚 ｄln......光吸収層３のランド７の部分における膜厚 ｗsub.....プリグルーブ６の幅 λ........再生光の波長 Ｌ１......記録用レーザー光 Ｌ２......再生用レーザー光

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 一方の主面にプリグルーブを形成した透光性を有する基板と
   、 この基板上に積層するとともに、記録光を吸収する光吸収物質を含む光吸収層
   とを有し、 該記録光を前記基板を透過して光吸収層に照射することにより前記プリグルー
   ブ内にピットを形成して情報を記録する光情報記録媒体であって、 前記プリグルーブの左右に位置するランドの部分における前記光吸収層と前記
   基板との層界から、前記プリグルーブの部分における該層界の最底部までの深さ
   をｄsubとし、 前記プリグルーブの幅をｗsubとし、 前記ランドの部分における前記光吸収層の表面から、前記プリグルーブの部分
   における該表面の最底部までの深さをｄabsとしたときに、 ｄsub≧１５０ｎｍ、 ｗsub≦０．６μｍ、および ｄabs≦０．８×ｄsubとするとともに、 前記光吸収層が前記記録光を吸収することにより、前記プリグルーブ部分の前
   記基板の主面が変形して前記ピットが形成されることを特徴とする光情報記録媒
   体。 【請求項２】 一方の主面にプリグルーブを形成した透光性を有する基板と
   、 この基板上に積層するとともに、記録光を吸収する光吸収物質を含む光吸収層
   とを有し、 該記録光を前記基板を透過して光吸収層に照射することにより前記プリグルー
   ブ内にピットを形成して情報を記録する光情報記録媒体であって、 前記プリグルーブの左右に位置するランドの部分における前記光吸収層と前記
   基板との層界から、前記プリグルーブの部分における該層界の最底部までの深さ
   をｄsubとし、 前記プリグルーブの幅をｗsubとし、 前記ランドの部分における前記光吸収層の表面から、前記プリグルーブの部分
   における該表面の最底部までの深さをｄabsとしたときに、 dsub≧１５０ｎｍ、 ｗsub≦０．６μｍ、 ｄabs≦０．８×ｄsubとし、かつ 前記光吸収層の複素屈折率の虚部をｋabsとするとともに、その実数部をｎabs
   とし、 前記光吸収層の膜厚をｄavとし、 再生光の波長をλとし、さらに ρ＝ｎabs・ｄav／λとしたときに、 ０．０５≦ρ≦０．６、および ｋabs≦０．３とするとともに、 前記光吸収層が前記記録光を吸収することにより、前記プリグルーブ部分の前
   記基板の主面が変形して前記ピットが形成されることを特徴とする光情報記録媒
   体。