JP2750018B2 - 光学記録媒体及び光学データ記録ディスクドライブシステム - Google Patents
光学記録媒体及び光学データ記録ディスクドライブシステムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学記録媒体に関するも
のであり、更に詳細には、光学位相変化媒体に関するも
のである。
のであり、更に詳細には、光学位相変化媒体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】可逆的な光学記録として最もよく知られ
ている２つの方法は、光磁気記録及び位相変化記録であ
る。光磁気記録では、記録媒体はアクティブ層、すなわ
ち記録層を有する。この層は、レーザビームによって材
料がある温度以上に加熱されると、上方位置又は下方位
置のいずれかに磁化される。記録されたデータは、媒体
で反射されるような偏光を供与する低パワーレーザビー
ムを用いることによって、媒体から読み取られる。媒体
の磁化方向の違いによって、偏光面は一方又は他方の方
向へ回転させられる。これはカー（Kerr）効果として知
られている。この回転における差異がデータ１及びゼロ
として検出される。
ている２つの方法は、光磁気記録及び位相変化記録であ
る。光磁気記録では、記録媒体はアクティブ層、すなわ
ち記録層を有する。この層は、レーザビームによって材
料がある温度以上に加熱されると、上方位置又は下方位
置のいずれかに磁化される。記録されたデータは、媒体
で反射されるような偏光を供与する低パワーレーザビー
ムを用いることによって、媒体から読み取られる。媒体
の磁化方向の違いによって、偏光面は一方又は他方の方
向へ回転させられる。これはカー（Kerr）効果として知
られている。この回転における差異がデータ１及びゼロ
として検出される。
【０００３】光磁気記録に対して、位相変化記録は、媒
体の反射率における差異を直接利用してデータを検出す
る。位相変化媒体は通常、透明基板、下側被覆層、アク
ティブ層及び上側被覆層を含む。アクティブ層すなわち
記録層は、結晶状態、液相状態及びアモルファス状態を
有する。アクティブ層は始めは結晶状態である。アモル
ファス状態の形成は、アクティブ層の一部又はスポット
を高パワーレーザパルスで短時間その融点よりも高い温
度へ加熱し、液相状態へ変化させることによって行われ
る。スポットが十分急速に冷却されると、アモルファス
状態に変化する。アモルファススポットがより低パワー
のレーザで加熱されると、アモルファス材料はその結晶
状態に戻る。媒体を読み取るために、非常に低パワーの
レーザがアクティブ層から反射される。結晶状態はアモ
ルファス状態よりも高い反射率を有し、この反射率にお
ける差異がデータ１及びゼロとして検出される。
体の反射率における差異を直接利用してデータを検出す
る。位相変化媒体は通常、透明基板、下側被覆層、アク
ティブ層及び上側被覆層を含む。アクティブ層すなわち
記録層は、結晶状態、液相状態及びアモルファス状態を
有する。アクティブ層は始めは結晶状態である。アモル
ファス状態の形成は、アクティブ層の一部又はスポット
を高パワーレーザパルスで短時間その融点よりも高い温
度へ加熱し、液相状態へ変化させることによって行われ
る。スポットが十分急速に冷却されると、アモルファス
状態に変化する。アモルファススポットがより低パワー
のレーザで加熱されると、アモルファス材料はその結晶
状態に戻る。媒体を読み取るために、非常に低パワーの
レーザがアクティブ層から反射される。結晶状態はアモ
ルファス状態よりも高い反射率を有し、この反射率にお
ける差異がデータ１及びゼロとして検出される。
【０００４】光学媒体に関する先行技術のいくつかの例
として、米国特許第４、２１６、５０１号、米国特許第
４、５７６、８９５号、米国特許第４、６３５、２４５
号、米国特許第４、６４４、５１９号、米国特許第４、
６６０、１７５号、米国特許第４、７０９、３６３号、
米国特許第４、７１９、５９４号、及び米国特許第４、
８３９、８８３号が挙げられる。
として、米国特許第４、２１６、５０１号、米国特許第
４、５７６、８９５号、米国特許第４、６３５、２４５
号、米国特許第４、６４４、５１９号、米国特許第４、
６６０、１７５号、米国特許第４、７０９、３６３号、
米国特許第４、７１９、５９４号、及び米国特許第４、
８３９、８８３号が挙げられる。
【０００５】これら先行技術の位相変化媒体が遭遇した
１つの問題は、そのサイクル寿命が非常に制限されると
いう点である。ある回数の書込み及び消去サイクルの
後、媒体は劣化し始め、もはや信頼性のある書込み又は
読込みが不可能となる。書込み（アモルファス化）プロ
セスの間に繰り返し高温にさらされることが、この有限
サイクル寿命の原因であると信じられている。
１つの問題は、そのサイクル寿命が非常に制限されると
いう点である。ある回数の書込み及び消去サイクルの
後、媒体は劣化し始め、もはや信頼性のある書込み又は
読込みが不可能となる。書込み（アモルファス化）プロ
セスの間に繰り返し高温にさらされることが、この有限
サイクル寿命の原因であると信じられている。
【０００６】ディスクが書き込まれる（アモルファス化
される）とき、高パワーレーザの焦点が媒体上に合わせ
られる。媒体は始めは結晶状態である。媒体上に焦点を
合わせられたレーザ光は、ガウス型強度プロファイルを
有する。温度はディスク上のレーザスポットの中央部で
最も高く、溶融スポット縁部は媒体の融点である。一般
に、書き込まれたスポットの直径は、溶融スポットの直
径に等しく、またレーザビーム強度の半値全幅（full w
idth at half maximum、ＦＷＨＭ）とほぼ等しい。スポ
ット中央部は、融点の２倍以上の温度に達する。
される）とき、高パワーレーザの焦点が媒体上に合わせ
られる。媒体は始めは結晶状態である。媒体上に焦点を
合わせられたレーザ光は、ガウス型強度プロファイルを
有する。温度はディスク上のレーザスポットの中央部で
最も高く、溶融スポット縁部は媒体の融点である。一般
に、書き込まれたスポットの直径は、溶融スポットの直
径に等しく、またレーザビーム強度の半値全幅（full w
idth at half maximum、ＦＷＨＭ）とほぼ等しい。スポ
ット中央部は、融点の２倍以上の温度に達する。
【０００７】異なる状態の反射率における差異によっ
て、温度に関する付加的な問題が生じる。もしアクティ
ブ層がＧＴＳとして知られるＧｅＴｅＳｎであれば、融
点は７２５°Ｃである。ＧＴＳのアモルファス状態のバ
ルク反射率は、結晶状態の４９％に較べて、２８％に過
ぎない。液相状態のバルク反射率は、アモルファス状態
のバルク反射率とほぼ等しい。これは、一旦スポットが
液相又は溶融状態になると、より多くの光を吸収し、よ
り一層熱くなることを意味する。
て、温度に関する付加的な問題が生じる。もしアクティ
ブ層がＧＴＳとして知られるＧｅＴｅＳｎであれば、融
点は７２５°Ｃである。ＧＴＳのアモルファス状態のバ
ルク反射率は、結晶状態の４９％に較べて、２８％に過
ぎない。液相状態のバルク反射率は、アモルファス状態
のバルク反射率とほぼ等しい。これは、一旦スポットが
液相又は溶融状態になると、より多くの光を吸収し、よ
り一層熱くなることを意味する。
【０００８】ＧＴＳで作製された媒体では、スポット中
央部の温度は１７４０°Ｃであると推定される。この温
度では、アクティブ層の蒸気圧のために媒体が沸騰し、
汚染物が、フィルム上に応力を生じさせる重要な因子と
なる。また、熱膨張の差異が重要になる。これらのいず
れかが、媒体の異層間の１つの界面で層間剥離を生じさ
せる原因となり得る。書込み及び消去のこの繰り返しプ
ロセスが媒体の寿命を制限する。
央部の温度は１７４０°Ｃであると推定される。この温
度では、アクティブ層の蒸気圧のために媒体が沸騰し、
汚染物が、フィルム上に応力を生じさせる重要な因子と
なる。また、熱膨張の差異が重要になる。これらのいず
れかが、媒体の異層間の１つの界面で層間剥離を生じさ
せる原因となり得る。書込み及び消去のこの繰り返しプ
ロセスが媒体の寿命を制限する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、改良されたサイクル寿命を有する位相変化媒体を提
供することである。
は、改良されたサイクル寿命を有する位相変化媒体を提
供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に従う光学位相変化媒体は、基板と、任意の
下側被覆層と、結晶、アモルファスおよび液相状態を有
するアクティブ層と、誘電層と、反射層とを含む。アク
ティブ層は、入射光の透過が可能である厚さを有する。
誘電層は、アクティブ層を通過する光が反射層によって
反射されると共に、アクティブ層で反射される光等と干
渉するような厚さを有する。これは、アクティブ層が非
結晶状態及び液相状態であるときの多層膜反射率の方
が、結晶状態であるときの多層膜反射率よりも高くなる
ようにする方法で行われる。その結果、溶融された媒体
は光をあまり吸収しないので、媒体が書込みの間に経験
する温度は、大きく低下する。
に、本発明に従う光学位相変化媒体は、基板と、任意の
下側被覆層と、結晶、アモルファスおよび液相状態を有
するアクティブ層と、誘電層と、反射層とを含む。アク
ティブ層は、入射光の透過が可能である厚さを有する。
誘電層は、アクティブ層を通過する光が反射層によって
反射されると共に、アクティブ層で反射される光等と干
渉するような厚さを有する。これは、アクティブ層が非
結晶状態及び液相状態であるときの多層膜反射率の方
が、結晶状態であるときの多層膜反射率よりも高くなる
ようにする方法で行われる。その結果、溶融された媒体
は光をあまり吸収しないので、媒体が書込みの間に経験
する温度は、大きく低下する。
【００１１】本発明の本質及び利点は、図面と共に以下
の詳細な記載を参照することによって、より一層理解で
きるであろう。
の詳細な記載を参照することによって、より一層理解で
きるであろう。
【００１２】
【実施例】図１は、広く参照番号１０で示される、先行
技術の光学位相変化媒体の一例の略断面図を示す。媒体
１０は、ガラス又はポリカーボネートのような透明プラ
スチックから成る基板１２を含む。基板１２の厚さは、
一般に１．２mmである。任意の下側被覆層１３が基板１
２上に配置される。層１３は誘電材料で作製され、その
厚さは一般に２０００Åである。
技術の光学位相変化媒体の一例の略断面図を示す。媒体
１０は、ガラス又はポリカーボネートのような透明プラ
スチックから成る基板１２を含む。基板１２の厚さは、
一般に１．２mmである。任意の下側被覆層１３が基板１
２上に配置される。層１３は誘電材料で作製され、その
厚さは一般に２０００Åである。
【００１３】層１３上部に、アクティブ層１４が配置さ
れる。アクティブ層１４はカルコゲン化合物材料で作製
される。バルクすなわち通常の状態で、さらに詳細に
は、その材料が単一で十分な厚みを有していることでそ
の材料特有の物性が測定しうる状態で、この材料は、ア
モルファス又は液相状態よりも反射性の高い結晶状態を
有する。換言すると、結晶状態のバルク反射率は、アモ
ルファス又は液相状態のバルク反射率よりも大きい。Ｇ
ＴＳはこのような材料の１つである。アクティブ層１４
の厚さは一般に４００Å−１０００Åである。
れる。アクティブ層１４はカルコゲン化合物材料で作製
される。バルクすなわち通常の状態で、さらに詳細に
は、その材料が単一で十分な厚みを有していることでそ
の材料特有の物性が測定しうる状態で、この材料は、ア
モルファス又は液相状態よりも反射性の高い結晶状態を
有する。換言すると、結晶状態のバルク反射率は、アモ
ルファス又は液相状態のバルク反射率よりも大きい。Ｇ
ＴＳはこのような材料の１つである。アクティブ層１４
の厚さは一般に４００Å−１０００Åである。
【００１４】上側被覆層１６がアクティブ層１４の上に
配置される。上側被覆層１６は、ガラスのような高融点
を有する低熱伝導性誘電材料で作製され、その厚さは一
般に約２０００Åである。上側被覆層１６は、アクティ
ブ層が液相である間、流出するのを抑制する。
配置される。上側被覆層１６は、ガラスのような高融点
を有する低熱伝導性誘電材料で作製され、その厚さは一
般に約２０００Åである。上側被覆層１６は、アクティ
ブ層が液相である間、流出するのを抑制する。
【００１５】媒体１０に書き込む（媒体１０をアモルフ
ァス化する）ために、レーザビームは基板１２を通過し
てアクティブ層１４へ達する。アクティブ層１４は始め
は結晶状態にある。レーザは、アクティブ層上のスポッ
トをその融点以上に加熱し、液相状態へ変化させる。一
旦レーザ光が取り除かれると、スポットはアモルファス
状態へ冷却し、データは後にそこから読み取られる。Ｇ
ＴＳの融点は７２５°Ｃである。ＧＴＳは、液相状態及
び結晶状態において、６４７nm光をそれぞれ２８％及び
４９％反射させる。液相及び結晶状態の吸収率は、それ
ぞれ７２％及び５１％である。本態様においては、アク
ティブ層の厚みが十分大きく透過光が実質的にほとんど
ないので、材料の反射率（Ｒ）と吸収率（Ａ）との和
は、１に等しい。ディスク上のレーザビームパターン
は、ガウス型強度プロファイルを有する。すなわち、ビ
ーム強度は、ディスク上のスポットの中央部で最も強
く、スポット縁部で最も弱い。
ァス化する）ために、レーザビームは基板１２を通過し
てアクティブ層１４へ達する。アクティブ層１４は始め
は結晶状態にある。レーザは、アクティブ層上のスポッ
トをその融点以上に加熱し、液相状態へ変化させる。一
旦レーザ光が取り除かれると、スポットはアモルファス
状態へ冷却し、データは後にそこから読み取られる。Ｇ
ＴＳの融点は７２５°Ｃである。ＧＴＳは、液相状態及
び結晶状態において、６４７nm光をそれぞれ２８％及び
４９％反射させる。液相及び結晶状態の吸収率は、それ
ぞれ７２％及び５１％である。本態様においては、アク
ティブ層の厚みが十分大きく透過光が実質的にほとんど
ないので、材料の反射率（Ｒ）と吸収率（Ａ）との和
は、１に等しい。ディスク上のレーザビームパターン
は、ガウス型強度プロファイルを有する。すなわち、ビ
ーム強度は、ディスク上のスポットの中央部で最も強
く、スポット縁部で最も弱い。
【００１６】記録されたスポットの直径は、強度の半値
全幅（ＦＷＨＭ）、すなわち、光がビーム中央部におけ
る光の最高強度の半分の強度である位置における、ビー
ムパターンの直径とほぼ等しい。中央部における温度
は、縁部における融点の少なくとも２倍の温度である。
液相及び結晶状態の相対的吸収は、温度を更に大きく上
昇させる。結晶状態が液相状態へ変化すると、吸収率は
５１％から７２％へ大きく上昇する。その結果、ビーム
パターン中央部におけるＧＴＳの温度は１７４０°Ｃへ
達する。この温度では、媒体の劣化が生じると共に、サ
イクル寿命が制限される。
全幅（ＦＷＨＭ）、すなわち、光がビーム中央部におけ
る光の最高強度の半分の強度である位置における、ビー
ムパターンの直径とほぼ等しい。中央部における温度
は、縁部における融点の少なくとも２倍の温度である。
液相及び結晶状態の相対的吸収は、温度を更に大きく上
昇させる。結晶状態が液相状態へ変化すると、吸収率は
５１％から７２％へ大きく上昇する。その結果、ビーム
パターン中央部におけるＧＴＳの温度は１７４０°Ｃへ
達する。この温度では、媒体の劣化が生じると共に、サ
イクル寿命が制限される。
【００１７】本発明の結果、液相又はアモルファス状態
で吸収される光の割合（Ａｌ）を、結晶状態で吸収され
る光の割合（Ａｘ）に対して最小限にする構造体を得る
ことができた。この比Ａｌ／ＡｘはＡｒとして示され
る。
で吸収される光の割合（Ａｌ）を、結晶状態で吸収され
る光の割合（Ａｘ）に対して最小限にする構造体を得る
ことができた。この比Ａｌ／ＡｘはＡｒとして示され
る。
【００１８】Ａｒの最小限化の結果、レーザ照射の間、
溶融領域の温度上昇を減少させるような加熱速度調整が
行われる。アクティブ層が、結晶状態よりも液相状態に
おいて小さい光吸収を示す光学干渉構造の一部であるよ
うに、本発明の構造体は設計されている。これによっ
て、レーザ光は結晶状態をその融点までより速く加熱す
ることができる。材料が溶融すると、より高抵抗率を有
するスポットの溶融部分はレーザ光をあまり吸収しなく
なるので、加熱速度は急速に減少する。スポットの溶融
部分は、スポットの周囲の未溶融結晶領域ほど速くは加
熱し続けない。
溶融領域の温度上昇を減少させるような加熱速度調整が
行われる。アクティブ層が、結晶状態よりも液相状態に
おいて小さい光吸収を示す光学干渉構造の一部であるよ
うに、本発明の構造体は設計されている。これによっ
て、レーザ光は結晶状態をその融点までより速く加熱す
ることができる。材料が溶融すると、より高抵抗率を有
するスポットの溶融部分はレーザ光をあまり吸収しなく
なるので、加熱速度は急速に減少する。スポットの溶融
部分は、スポットの周囲の未溶融結晶領域ほど速くは加
熱し続けない。
【００１９】図２は、広く参照番号１００で示される、
本発明の光学位相変化媒体の略断面図を示す。媒体１０
０は、ガラス又はポリカーボネート等の透明プラスチッ
クから成る基板１０２を含む。基板として用いられる他
の材料は、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポ
リオレフィン、ポリカーボネート／ポリスチレンのブレ
ンド、エポキシ、ポリカーボネート／モノマーのブレン
ド、及びメチルメタクリレートのブレンドを含む。基板
１００の厚さは、好ましくは１．２mmである。任意の下
側被覆層１０３は基板１０２上に配置される。層１０３
の好ましい具体例は、ガラス又は他の適切な誘電材料か
ら作製され、その厚さは好ましくは１５００から３５０
０Åである。
本発明の光学位相変化媒体の略断面図を示す。媒体１０
０は、ガラス又はポリカーボネート等の透明プラスチッ
クから成る基板１０２を含む。基板として用いられる他
の材料は、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポ
リオレフィン、ポリカーボネート／ポリスチレンのブレ
ンド、エポキシ、ポリカーボネート／モノマーのブレン
ド、及びメチルメタクリレートのブレンドを含む。基板
１００の厚さは、好ましくは１．２mmである。任意の下
側被覆層１０３は基板１０２上に配置される。層１０３
の好ましい具体例は、ガラス又は他の適切な誘電材料か
ら作製され、その厚さは好ましくは１５００から３５０
０Åである。
【００２０】アクティブ層１０４が層１０３の上部に配
置される。アクティブ層１０４はＧＴＳ等のカルコゲン
化合物材料から作製される。好ましい具体例において、
層１０４の厚さは１００Åである。
置される。アクティブ層１０４はＧＴＳ等のカルコゲン
化合物材料から作製される。好ましい具体例において、
層１０４の厚さは１００Åである。
【００２１】層１０４の上部には透明誘電層１０６が配
置される。誘電層１０６は７０５９ガラス又は他の適切
な誘電材料で作製され、その好ましい具体例における厚
さは１７５０Åである。
置される。誘電層１０６は７０５９ガラス又は他の適切
な誘電材料で作製され、その好ましい具体例における厚
さは１７５０Åである。
【００２２】層１０６の上部に反射層１０８が配置され
る。反射層１０８は、アルミニウム、銀又は銅等の金属
材料、あるいは他のより高反射性材料から作製される。
好ましい具体例において、反射層１０８の厚さは１００
０Åである。
る。反射層１０８は、アルミニウム、銀又は銅等の金属
材料、あるいは他のより高反射性材料から作製される。
好ましい具体例において、反射層１０８の厚さは１００
０Åである。
【００２３】層１０８の上部には上側被覆層１１０が配
置される。層１１０の好ましい具体例はガラス又は他の
適切な誘電材料から作製され、その厚さは１mmである。
置される。層１１０の好ましい具体例はガラス又は他の
適切な誘電材料から作製され、その厚さは１mmである。
【００２４】媒体１００は、各連続層１０３−１０８を
基板１０２上へ蒸着又はスパッタリングすることによっ
て作製される。次に、層１０８の上部に保護層１１０が
付着される。層１１０は層１０８へ適切な接着剤によっ
て取付けられる。
基板１０２上へ蒸着又はスパッタリングすることによっ
て作製される。次に、層１０８の上部に保護層１１０が
付着される。層１１０は層１０８へ適切な接着剤によっ
て取付けられる。
【００２５】実行において、レーザ光は基板１０２及び
層１０３を通過し、アクティブ層１０４に達する。光の
一部は層１０４で反射され、一部は層１０４で吸収され
る。残った光は層１０４及び誘電層１０６を通過し、反
射層１０８で反射される。この反射光は、層１０６及び
１０４を通って逆戻りした後、層１０４から直接反射さ
れた光と干渉する。層１０６及び１０８の材料及び厚さ
を選択することによって、１より小さいＡｒ値が得られ
る。換言すると、液相又は非結晶状態と結晶状態との多
層膜反射率の大小が、バルク反射率及び先行技術の場合
と逆転する。上記の好ましい具体例の媒体では、液相及
び結晶状態の多層膜反射率は、それぞれ６０％及び３５
％である。多層膜反射率におけるこの差異は、標準型デ
ィスクドライブによるデータ検出にとって十分である。
同時に、媒体が溶融すると液相状態の多層膜はより多く
の光を反射すると共により少ない光しか吸収しなくなる
ので、媒体は温度を自動的に制限することになる。レー
ザ光が取り除かれると、媒体は液相状態とほぼ同一の反
射率を有するアモルファス状態へ冷却される。
層１０３を通過し、アクティブ層１０４に達する。光の
一部は層１０４で反射され、一部は層１０４で吸収され
る。残った光は層１０４及び誘電層１０６を通過し、反
射層１０８で反射される。この反射光は、層１０６及び
１０４を通って逆戻りした後、層１０４から直接反射さ
れた光と干渉する。層１０６及び１０８の材料及び厚さ
を選択することによって、１より小さいＡｒ値が得られ
る。換言すると、液相又は非結晶状態と結晶状態との多
層膜反射率の大小が、バルク反射率及び先行技術の場合
と逆転する。上記の好ましい具体例の媒体では、液相及
び結晶状態の多層膜反射率は、それぞれ６０％及び３５
％である。多層膜反射率におけるこの差異は、標準型デ
ィスクドライブによるデータ検出にとって十分である。
同時に、媒体が溶融すると液相状態の多層膜はより多く
の光を反射すると共により少ない光しか吸収しなくなる
ので、媒体は温度を自動的に制限することになる。レー
ザ光が取り除かれると、媒体は液相状態とほぼ同一の反
射率を有するアモルファス状態へ冷却される。
【００２６】図３は異なる吸収比（Ａｒ）における、誘
電層厚に対するアクティブ層厚のグラフを示す。図３で
使用された媒体構造は、ガラス基板、ＧＴＳアクティブ
層、７０５９ガラス誘電層及び１０００Å厚のアルミニ
ウム反射層である。任意の下側被覆層は存在させなかっ
た。波長６４７nmの光が基板を通ってアクティブ層上へ
垂直に入射されると仮定した。アクティブ層及び誘電層
の厚さを系統的に変化させて、各厚さの組合せ毎に比率
Ａｒを計算した。
電層厚に対するアクティブ層厚のグラフを示す。図３で
使用された媒体構造は、ガラス基板、ＧＴＳアクティブ
層、７０５９ガラス誘電層及び１０００Å厚のアルミニ
ウム反射層である。任意の下側被覆層は存在させなかっ
た。波長６４７nmの光が基板を通ってアクティブ層上へ
垂直に入射されると仮定した。アクティブ層及び誘電層
の厚さを系統的に変化させて、各厚さの組合せ毎に比率
Ａｒを計算した。
【００２７】図３に示されるＡｒの結果、アクティブ層
が厚くなるほど、液相状態においてより多くの光を吸収
する。Ａｒが１に等しい、アクティブ層の厚さの値と誘
電層の厚さの値とのセットがある。Ａｒ＝１のライン上
にある厚さのアクティブ層及び誘電層で構成される多層
膜構造は、液相及び結晶状態で同一の吸収率を有する。
しかしながら、これはコントラストが観察されない領域
である。実行のために最も良い領域は、Ａｒが最小のと
ころである。図２において、薄いアクティブ層及びおよ
そ１６００Åと１８００Åとの中間の厚さの誘電層にと
っては、Ａｒは０．６よりも小さい。その結果、照射ス
ポットの溶融部分の加熱速度は、周囲の結晶領域の６０
％よりも遅くなる。これは、溶融領域の加熱速度が結晶
領域よりも６０％増大する従来の構造（Ａｒ＝１．５）
と対照的である。
が厚くなるほど、液相状態においてより多くの光を吸収
する。Ａｒが１に等しい、アクティブ層の厚さの値と誘
電層の厚さの値とのセットがある。Ａｒ＝１のライン上
にある厚さのアクティブ層及び誘電層で構成される多層
膜構造は、液相及び結晶状態で同一の吸収率を有する。
しかしながら、これはコントラストが観察されない領域
である。実行のために最も良い領域は、Ａｒが最小のと
ころである。図２において、薄いアクティブ層及びおよ
そ１６００Åと１８００Åとの中間の厚さの誘電層にと
っては、Ａｒは０．６よりも小さい。その結果、照射ス
ポットの溶融部分の加熱速度は、周囲の結晶領域の６０
％よりも遅くなる。これは、溶融領域の加熱速度が結晶
領域よりも６０％増大する従来の構造（Ａｒ＝１．５）
と対照的である。
【００２８】図３から、もしアクティブ層の厚さを１０
０Åと選択すると、Ａｒを最小にするためには誘電層の
厚さは約１７５０Åでなければならないことがわかる。
液相及び結晶状態の多層膜反射率は、それぞれ６０％及
び３５％である。アモルファス状態の反射率は液相状態
の反射率とほぼ等しい。これらの反射率は、ディスクド
ライブによって実際に行われる検出のために、十分適当
である。これによって、フォーカス、トラッキング及び
データ検出のために十分な光が反射されることが可能に
なると共に、データの書込み及び消去のために非常に高
いパワーを必要とすることがなくなる。
０Åと選択すると、Ａｒを最小にするためには誘電層の
厚さは約１７５０Åでなければならないことがわかる。
液相及び結晶状態の多層膜反射率は、それぞれ６０％及
び３５％である。アモルファス状態の反射率は液相状態
の反射率とほぼ等しい。これらの反射率は、ディスクド
ライブによって実際に行われる検出のために、十分適当
である。これによって、フォーカス、トラッキング及び
データ検出のために十分な光が反射されることが可能に
なると共に、データの書込み及び消去のために非常に高
いパワーを必要とすることがなくなる。
【００２９】図４は、結晶及び液相の２つの状態におけ
る、誘電層の厚さに対する多層膜反射率のグラフを示
す。使用された媒体は、図３に関して記載したものと同
一であり、１００Å厚のＧＴＳアクティブ層を有する。
誘電層の厚さが１７５０Åの点で、液相状態の多層膜反
射率と結晶状態の多層膜反射率との差異は最大である。
る、誘電層の厚さに対する多層膜反射率のグラフを示
す。使用された媒体は、図３に関して記載したものと同
一であり、１００Å厚のＧＴＳアクティブ層を有する。
誘電層の厚さが１７５０Åの点で、液相状態の多層膜反
射率と結晶状態の多層膜反射率との差異は最大である。
【００３０】図５は誘電層の厚さに対するコントラスト
比のグラフを示す。使用した媒体は図４に関して記載さ
れたものと同一である。コントラスト比とは、アモルフ
ァス状態の多層膜反射率（ＲＡ）から結晶状態の多層膜
反射率（ＲＸ）を減じた値を、アモルファス及び結晶状
態の多層膜反射率の和で除して得られた値のことであ
る。コントラスト比は、書込みを行われた後のディスク
を読み取ることによって決定される。従って、アモルフ
ァス状態及び液相でない状態が存在する。しかしなが
ら、アモルファス状態の多層膜反射率は液相状態の多層
膜反射率にほぼ等しい。１７５０Å誘電層厚では、最大
コントラスト値０．２が得られる。
比のグラフを示す。使用した媒体は図４に関して記載さ
れたものと同一である。コントラスト比とは、アモルフ
ァス状態の多層膜反射率（ＲＡ）から結晶状態の多層膜
反射率（ＲＸ）を減じた値を、アモルファス及び結晶状
態の多層膜反射率の和で除して得られた値のことであ
る。コントラスト比は、書込みを行われた後のディスク
を読み取ることによって決定される。従って、アモルフ
ァス状態及び液相でない状態が存在する。しかしなが
ら、アモルファス状態の多層膜反射率は液相状態の多層
膜反射率にほぼ等しい。１７５０Å誘電層厚では、最大
コントラスト値０．２が得られる。
【００３１】図６は誘電層の厚さに対する吸収比（Ａ
ｒ）のグラフを示す。媒体は、図４に関して記載された
ものと同様である。
ｒ）のグラフを示す。媒体は、図４に関して記載された
ものと同様である。
【００３２】いくつかの先行技術、例えば、米国特許第
４、２１６、５０１号においても、アクティブ層の背後
に誘電層及び反射層が使用されている。しかし、これら
先行技術のデバイスは全て、Ａｒ＞１であり、事実、デ
ータを１及びゼロにより良く識別するためにＡｒを最大
にするように設計されている。しかしながら、Ａｒを最
大にすることによってアクティブ層が液相状態の多層膜
は結晶状態の多層膜よりもはるかに多くの光を吸収する
ので、先行技術の媒体は、先に論議した温度に関する問
題を持つ。
４、２１６、５０１号においても、アクティブ層の背後
に誘電層及び反射層が使用されている。しかし、これら
先行技術のデバイスは全て、Ａｒ＞１であり、事実、デ
ータを１及びゼロにより良く識別するためにＡｒを最大
にするように設計されている。しかしながら、Ａｒを最
大にすることによってアクティブ層が液相状態の多層膜
は結晶状態の多層膜よりもはるかに多くの光を吸収する
ので、先行技術の媒体は、先に論議した温度に関する問
題を持つ。
【００３３】これに対して本発明は、Ａｒを最小にする
ためにアクティブ層、誘電層及び反射層の光学的性質を
利用する。本発明のアクティブ層が液相状態である多層
膜は、結晶状態である多層膜よりもはるかに少ない光し
か吸収しない。これによって温度に関する問題が解決さ
れ、より長い寿命を有する媒体が可能になる。
ためにアクティブ層、誘電層及び反射層の光学的性質を
利用する。本発明のアクティブ層が液相状態である多層
膜は、結晶状態である多層膜よりもはるかに少ない光し
か吸収しない。これによって温度に関する問題が解決さ
れ、より長い寿命を有する媒体が可能になる。
【００３４】誘電層の厚さは、液相状態の結晶状態に対
する光吸収比率（Ａｒ）を最小にするように選択され
る。この厚さはλ／２ｎの整数倍で増加させてもよく
（ここで、λは波長、ｎは誘電層１０６の屈折率であ
る）、それでもなお光学的効果が得られる（Ａｒ＜
１）。光学的干渉によって液相及び結晶状態の多層膜反
射率の大小をそのバルク反射率の大小と逆転させるため
に十分薄い厚さであるならば、製造上の問題を満足する
ようにアクティブ層の厚さを調整することが可能であ
る。
する光吸収比率（Ａｒ）を最小にするように選択され
る。この厚さはλ／２ｎの整数倍で増加させてもよく
（ここで、λは波長、ｎは誘電層１０６の屈折率であ
る）、それでもなお光学的効果が得られる（Ａｒ＜
１）。光学的干渉によって液相及び結晶状態の多層膜反
射率の大小をそのバルク反射率の大小と逆転させるため
に十分薄い厚さであるならば、製造上の問題を満足する
ようにアクティブ層の厚さを調整することが可能であ
る。
【００３５】本発明は、好ましい具体例で特定された材
料とは異なる材料も対象とする。アクティブ層厚及び誘
電層厚を選択するための手順は同一である。液相及び結
晶状態の光吸収比の計算は、選択された材料の光学定数
を用いて行う。層の厚さはこの比を最小にするように選
択される。反射層には、高反射率を有するどんな鏡面材
料でも使用可能である。例えば、アルミニウム、銀、
金、銅、白金及びクロムなどである。
料とは異なる材料も対象とする。アクティブ層厚及び誘
電層厚を選択するための手順は同一である。液相及び結
晶状態の光吸収比の計算は、選択された材料の光学定数
を用いて行う。層の厚さはこの比を最小にするように選
択される。反射層には、高反射率を有するどんな鏡面材
料でも使用可能である。例えば、アルミニウム、銀、
金、銅、白金及びクロムなどである。
【００３６】図７は、異なる反射層材料毎の、ＧＴＳア
クティブ層の厚さに対する最小吸収比のグラフを示す。
媒体は、ガラス基板、ＧＴＳアクティブ層、１７５０Å
厚の７０５９ガラス誘電層及び１０００Å厚の反射層を
有する。銀は最も低いＡｒ値を与える。例えば、アルミ
ニウム反射層を銀で置き換える以外は構造を同一に保つ
と、１００Å厚のアクティブ層に対して、より低いＡｒ
値０．４１が得られる。溶融状態の加熱速度は、結晶状
態の加熱速度の４１％である。
クティブ層の厚さに対する最小吸収比のグラフを示す。
媒体は、ガラス基板、ＧＴＳアクティブ層、１７５０Å
厚の７０５９ガラス誘電層及び１０００Å厚の反射層を
有する。銀は最も低いＡｒ値を与える。例えば、アルミ
ニウム反射層を銀で置き換える以外は構造を同一に保つ
と、１００Å厚のアクティブ層に対して、より低いＡｒ
値０．４１が得られる。溶融状態の加熱速度は、結晶状
態の加熱速度の４１％である。
【００３７】光学的干渉を生じさせるために適度の透明
性を有する限りは、多くの材料が誘電層として使用可能
である。いくつかの材料は、ＳｉＯ、ＺｎＳ，ＭｇＦ及
びＡｌＯ又はこれらの混合物を含む。
性を有する限りは、多くの材料が誘電層として使用可能
である。いくつかの材料は、ＳｉＯ、ＺｎＳ，ＭｇＦ及
びＡｌＯ又はこれらの混合物を含む。
【００３８】先行技術媒体のアクティブ層が１７４０°
Ｃもの温度に達することに注目した。銀反射板、１７５
０Å厚の７０５９ガラス誘電層及び１００Å厚のＧＴＳ
アクティブ層を有する本発明の構造を用いると、入射ビ
ームのＦＷＨＭ直径によって決定される縁部の温度が７
２５°Ｃになるときに、溶融スポット中央部における温
度は１０１５°Ｃにしか達しない。最高温度が７２５°
Ｃに低下したことは非常に重要であり、更に長い媒体寿
命をもたらす。これは、レーザパワーを減少させること
なく、また先行技術と同じ大きなスポットサイズを保持
することなく、達成される。
Ｃもの温度に達することに注目した。銀反射板、１７５
０Å厚の７０５９ガラス誘電層及び１００Å厚のＧＴＳ
アクティブ層を有する本発明の構造を用いると、入射ビ
ームのＦＷＨＭ直径によって決定される縁部の温度が７
２５°Ｃになるときに、溶融スポット中央部における温
度は１０１５°Ｃにしか達しない。最高温度が７２５°
Ｃに低下したことは非常に重要であり、更に長い媒体寿
命をもたらす。これは、レーザパワーを減少させること
なく、また先行技術と同じ大きなスポットサイズを保持
することなく、達成される。
【００３９】図８はアクティブ層上に焦点が合わせられ
たビームスポットの位置に対する温度のグラフを示す。
線１５０は先行技術媒体（Ａｒ＝１．５）を表す。１７
４０°Ｃの温度はスポット中央部で得られる。線１５２
は結晶及び液相状態の多層膜反射率が同一（Ａｒ＝１．
０）である媒体を表す。１４５０°Ｃの温度は中央部で
得られる。線１５４は本発明の媒体１００（Ａｒ＝０．
６）を表す。中央部における温度は１０１５°Ｃにしか
達しない。
たビームスポットの位置に対する温度のグラフを示す。
線１５０は先行技術媒体（Ａｒ＝１．５）を表す。１７
４０°Ｃの温度はスポット中央部で得られる。線１５２
は結晶及び液相状態の多層膜反射率が同一（Ａｒ＝１．
０）である媒体を表す。１４５０°Ｃの温度は中央部で
得られる。線１５４は本発明の媒体１００（Ａｒ＝０．
６）を表す。中央部における温度は１０１５°Ｃにしか
達しない。
【００４０】図９は、広く参照番号２００で示される、
データ記憶システムの略線図を示す。ドライブ２００は
本発明のディスク媒体と共に使用されるように設計され
ている。図示されているディスク２１０は、図２の媒体
１００と同様に作製される。
データ記憶システムの略線図を示す。ドライブ２００は
本発明のディスク媒体と共に使用されるように設計され
ている。図示されているディスク２１０は、図２の媒体
１００と同様に作製される。
【００４１】レーザダイオード２２０は、レンズのよう
な光学コリメータ２２２へ光を供給する。平行光は次に
偏光ビームスプリッタ２２４を通過すると共に、１／４
波長板２２６及び対物レンズ２２８を通るように方向付
けられている。対物レンズ２２８はディスク２１０上に
光の焦点を合わせる。
な光学コリメータ２２２へ光を供給する。平行光は次に
偏光ビームスプリッタ２２４を通過すると共に、１／４
波長板２２６及び対物レンズ２２８を通るように方向付
けられている。対物レンズ２２８はディスク２１０上に
光の焦点を合わせる。
【００４２】ディスク２１０から反射された光は、レン
ズ２２８、１／４波長板２２６及び偏光ビームスプリッ
タ２２４を通過して、検出レンズ２３０へ到達する。レ
ンズ２３０は光検出器２３２へリターン光の焦点を合わ
せる。光検出器２３２は受光した光強度の差異を検出す
る。この差異は、ディスク上に記録されたアモルファス
及び結晶領域に相当する。
ズ２２８、１／４波長板２２６及び偏光ビームスプリッ
タ２２４を通過して、検出レンズ２３０へ到達する。レ
ンズ２３０は光検出器２３２へリターン光の焦点を合わ
せる。光検出器２３２は受光した光強度の差異を検出す
る。この差異は、ディスク上に記録されたアモルファス
及び結晶領域に相当する。
【００４３】本発明において、アモルファス及び結晶状
態の多層膜反射率の大小は先行技術のものと逆転する。
検出器２３２からの信号は、高速インバータ２４０を通
過する。従って、インバータ２４０から出てくる最終デ
ータ信号は、先行技術のような通常の位相変化光ディス
クドライブから受信されるデータ信号と同様のものであ
る。
態の多層膜反射率の大小は先行技術のものと逆転する。
検出器２３２からの信号は、高速インバータ２４０を通
過する。従って、インバータ２４０から出てくる最終デ
ータ信号は、先行技術のような通常の位相変化光ディス
クドライブから受信されるデータ信号と同様のものであ
る。
【００４４】ドライブ２００における本発明のディスク
２１０の利用は、いくつかの利点を有する。書込みノイ
ズは、書込みデータスポットの位置又はサイズ変化の望
ましくない結果である。書込みノイズの１つの原因は、
予測できない温度変動である。これは、レーザパワー又
は媒体の光吸収が変化する結果である。本発明の反転構
造は、書込みノイズをそれほど感知しない。これは、ア
クティブ層が液相又はアモルファス状態の多層膜が入射
光をあまり多く吸収しないので、パワー又は光吸収の所
定変動に対して少しの温度変化（よってスポットサイズ
変化）しか経験しないという事実によるものである。
２１０の利用は、いくつかの利点を有する。書込みノイ
ズは、書込みデータスポットの位置又はサイズ変化の望
ましくない結果である。書込みノイズの１つの原因は、
予測できない温度変動である。これは、レーザパワー又
は媒体の光吸収が変化する結果である。本発明の反転構
造は、書込みノイズをそれほど感知しない。これは、ア
クティブ層が液相又はアモルファス状態の多層膜が入射
光をあまり多く吸収しないので、パワー又は光吸収の所
定変動に対して少しの温度変化（よってスポットサイズ
変化）しか経験しないという事実によるものである。
【００４５】ＧｅＴｅ又はＧｅＴｅＳｂのようなより急
速に結晶化する材料は、本発明のアクティブ層で使用す
ることができる。液相が到達する最高温度は従来構造ほ
ど高くないので、溶融スポットの冷却速度はより速くな
る。臨界ガラス転移温度へ冷却されて、アモルファス状
態へ急冷される前は、溶融スポットから少ししか熱が拡
散しないはずである。これによって、ＧｅＴｅ又はＧｅ
ＴｅＳｂのような材料は、急速に結晶化されるよりは、
アモルファス状態へ急冷される。本発明の以前は、これ
らの材料は非常に速く結晶化したので、アモルファス状
態へ変態することができなかった。従って、アクティブ
層で使用されるのに適さなかった。これらの材料を使用
したディスクはより速く回転することができ、より大き
な媒体速度を得ることができる。これによって、データ
を高速で記録することが可能となった。
速に結晶化する材料は、本発明のアクティブ層で使用す
ることができる。液相が到達する最高温度は従来構造ほ
ど高くないので、溶融スポットの冷却速度はより速くな
る。臨界ガラス転移温度へ冷却されて、アモルファス状
態へ急冷される前は、溶融スポットから少ししか熱が拡
散しないはずである。これによって、ＧｅＴｅ又はＧｅ
ＴｅＳｂのような材料は、急速に結晶化されるよりは、
アモルファス状態へ急冷される。本発明の以前は、これ
らの材料は非常に速く結晶化したので、アモルファス状
態へ変態することができなかった。従って、アクティブ
層で使用されるのに適さなかった。これらの材料を使用
したディスクはより速く回転することができ、より大き
な媒体速度を得ることができる。これによって、データ
を高速で記録することが可能となった。
【００４６】本発明の好ましい実施例の詳細を説明した
が、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱
することなく、これらの実施例に修正及び改正が行われ
得ることは当業者にとって明らかに違いない。
が、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱
することなく、これらの実施例に修正及び改正が行われ
得ることは当業者にとって明らかに違いない。
【００４７】
【発明の効果】本発明の光学記録媒体は、上述のよう
に、書込みの間に経験する温度が低下するため、改良さ
れたサイクル寿命を有することが可能である。
に、書込みの間に経験する温度が低下するため、改良さ
れたサイクル寿命を有することが可能である。
【図１】先行技術の光学位相変化媒体の略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の光学位相変化媒体の略断面図である。
【図３】異なる吸収比における誘電層厚に対するアクテ
ィブ層厚のグラフである。
ィブ層厚のグラフである。
【図４】本発明の誘電層厚に対する多層膜反射率のグラ
フである。
フである。
【図５】本発明の誘電層厚に対するコントラスト比のグ
ラフである。
ラフである。
【図６】本発明の誘電層厚に対する吸収比のグラフであ
る。
る。
【図７】本発明の様々な反射板材料毎の、誘電層厚に対
する最小吸収比のグラフである。
する最小吸収比のグラフである。
【図８】スポット位置に対する温度のグラフである。
【図９】本発明の媒体を用いるデータ記憶システムの略
線図である。
線図である。
１００ 光学位相変化媒体 １０２ 基板 １０３ 下側被覆層 １０４ アクティブ層 １０６ 誘電層 １０８ 反射層 １１０ 上側被覆層 ２００ ドライブ ２１０ ディスク媒体 ２２０ レーザダイオード ２２２ 光学コリメータ ２２４ 偏光ビームスプリッタ ２２６ １／４波長板 ２２８ 対物レンズ ２３０ 検出レンズ ２３２ 光検出器 ２４０ 高速インバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カート アラン ルビン アメリカ合衆国95050、カリフォルニア 州サンタ クララ、スーザン ドライヴ 2377 (56)参考文献 特開 昭61−273756（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33738（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−149238（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】結晶状態から溶融して液相状態になり、液
相状態から冷却されて非結晶状態になることができる光
学的相変化材料より成る光透過性のアクティブ層と、 前記アクティブ層を被覆する、実質的に透明な誘電層
と、 前記誘電層を被覆する反射層と、 を含む多層膜からなる光学記録媒体であって、 前記アクティブ層が結晶状態であるときのバルク反射率
の方が、非結晶状態及び液相状態であるときのバルク反
射率よりも高く、 前記アクティブ層が非結晶状態及び液相状態であるとき
の多層膜反射率の方が、結晶状態であるときの多層膜反
射率よりも高いことを特徴とする、光学記録媒体。 - 【請求項２】前記アクティブ層が、非結晶状態及び液相
状態であるときの多層膜反射率の方が結晶状態であると
きの多層膜反射率よりも高くなるために十分薄い厚さを
有することを特徴とする請求項１記載の光学記録媒体。 - 【請求項３】前記アクティブ層の前記誘電層と反対側の
面に配置される光透過性の基板を更に含む請求項１およ
び２記載の光学記録媒体。 - 【請求項４】光透過性の基板と、 前記基板と前記アクティブ層との間にある光透過性の下
側被覆層と、 前記反射層を被覆する上側被覆層とを更に含む請求項１
および２記載の光学記録媒体。 - 【請求項５】前記アクティブ層がカルコゲン化合物材料
を含む請求項１および２記載の光学記録媒体。 - 【請求項６】前記アクティブ層がＧｅＴｅＳｎで作製さ
れる請求項１および２記載の光学記録媒体。 - 【請求項７】前記アクティブ層がＧｅＴｅで作製される
請求項１および２記載の光学記録媒体。 - 【請求項８】光学データ記録ディスクドライブシステム
において、 基板、 前記基板を被覆するアクティブ層であって、結晶状態か
ら溶融して液相状態になり、液相状態から冷却されて非
結晶状態になることができる光学的相変化材料より成
り、結晶状態であるときのバルク反射率の方が、非結晶
状態及び液相状態であるときのバルク反射率よりも高い
光透過性のアクティブ層、 前記アクティブ層を被覆する誘電層、及び 前記誘電層を被覆する反射層、 を含む光学記録媒体であって、 前記アクティブ層が非結晶状態及び液相状態であるとき
の多層膜反射率の方が、結晶状態であるときの多層膜反
射率よりも高い光学記録媒体と、 平行化された光ビームを生成するための光発生手段と、 前記光ビームを前記光学記録媒体へ方向付けるための光
透過手段と、 前記光ビームと前記光学記録媒体から反射された光ビー
ムとを受光すると共に、前記反射された光ビームから前
記光ビームを分離するための光分離手段と、 前記光分離手段から前記反射された光ビームを受光する
と共に、それに応答するデータ信号を発生するための光
検出手段と、 を含む光学データ記録ディスクドライブシステム。 - 【請求項９】前記光検出手段へ接続された、前記データ
信号を反転するためのインバータを更に含む請求項８記
載の光学データ記録ディスクドライブシステム。 - 【請求項１０】前記光透過手段が１／４波長板及びレン
ズを含み、前記光分離手段が偏光ビームスプリッタを含
む請求項８記載の光学データ記録ディスクドライブシス
テム。
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-
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- 1991-06-20 DE DE69127411T patent/DE69127411T2/de not_active Expired - Lifetime
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