JP2969638B2 - 光記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機色素を記録材料とする光学情報記録媒
体に関し、特にその反射率の向上に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、基板上に記録層と金属反射層が順次形成さ
れてなる光学情報記録媒体において、上記記録層に主に
レーザを吸収する物質と主に加熱により変質・分解する
物質とを含有せしめることにより、信号読み出しの際に
使用される半導体レーザー波長領域において高い反射率
を有し、また記録感度にも優れる光学情報記録媒体を提
供しようとするものである。

〔従来の技術〕

近年、情報記録の分野においては光学情報記録方式に
関する研究が各所で進められている。この光学情報記録
方式は、非接触で記録・再生が行えること、磁気記録方
式に比べて一桁以上も高い記録密度が達成できること、
再生専用型，追記型，書換え可能型のそれぞれのメモリ
ー形態に対応できること等の数々の利点を有し、安価な
大容量ファイルの実現を可能とする方式として産業用か
ら民生用まで幅広い用途の考えられているものである。

上述のメモリー形態のうち追記型は、エンドユーザー
において記録と再生とが行えるものであり、消去ができ
ないことから、主にデータの長期保存用ファイルとして
使用される。記録に際しては、記録材料が光エネルギー
を吸収して熱エネルギーに変換することにより生ずる記
録層の局部的な非可逆的物理変化を利用している。この
非可逆的物理変化としては、記録層の形状変化（ピット
の形成）、表面性変化、結晶状態変化等が知られてい
る。

現在実用化されている追記型光学情報記録媒体は、そ
のほとんどがテルル合金またはテルル化合物を記録材料
とするものである。しかし近年、媒体の量産性や経済性
をより向上させる観点から、これらテルル系材料に代わ
って有機色素が注目されている。上記有機色素は、記録
再生に使用される半導体レーザーの波長域である近赤外
領域において大きな吸収を示すことが必要であり、これ
までにメチン系色素，ベンゼンジチオールニッケル錯
体，金属フタロシアニン色素，ナフトキノン系色素等が
知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、光学情報記録媒体において望ましい記録・
再生特性を達成するためには、記録材料の物性として以
下のような条件を満たすことが必要である。まず高い記
録感度を得るためには、光吸収率が高いこと、熱容量が
小さいこと、熱伝導率が低いこと、記録のための熱変化
が比較的低温で起こること等が必要である。一方、高い
再生感度を得るためには、記録前後の反射率変化が大き
いこと、形成されるピットの形状が滑らかであること、
ノイズ発生が少ないこと等が必要である。以上、望まし
い条件は種々あるが、光学的な特性としては高吸収率と
高反射率が最も基本的な特性である。

しかしながら、従来知られている有機色素は、成膜さ
れた場合の反射率がせいぜい30〜40％と低く、十分な再
生感度が達成できない。有機色素を記録材料とする光学
情報記録媒体をたとえばピットを形成した基板上にアル
ミ反射膜を設けた光学ディスク（いわゆるコンパクト・
ディスク）を再生する再生装置で再生することを考える
場合、少なくとも反射率は現行のコンパクト・ディスク
の値（780nmにおいて70％以上）と同等に高くする必要
がある。しかし、追記型の光学情報記録媒体には、再生
専用型のコンパクト・ディスク等とは異なり、反射率の
高さのみを追求すると記録感度が損なわれてしまうとい
う問題がある。つまり、ある波長において高い反射率を
達成しようとすればその波長における光吸収率は低くな
ければならないが、光吸収率が低くなれば効果的に非可
逆的物理変化を生じさせることができなくなるからであ
る。この問題を解決するには、吸収した光エネルギーが
わずかであっても効率的にこれを熱エネルギーに変換
し、非可逆的物理変化を生じさせるような有機色素を探
索しなければならない。

この中から、さらに光劣化に強く、耐候性に優れ、汎
用溶媒に対する溶解性が高い等、記録材料として良好な
特性を有する色素を探し出すことは非常に困難である。

また、シアニン色素等のように記録材料として検討さ
れている色素材料では、レーザ波長域は色素吸収帯の裾
に当たるため、吸光度が僅かな波長の変化で大きく変わ
り、当然反射率も大きく変わってしまう傾向にある。例
えばシアニン色素では、780nmと770nmでは反射率が10％
程度異なり、通常レーザダイオードの波長は780±10nm
程度を許容範囲としていることから、全てのレーザダイ
オードに対して同等の反射率を得ることは難しく、再生
装置毎に信号強度が大きく変わる虞れがある。

そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案され
たものであって、半導体レーザの波長域での反射率が大
きいばかりか当該波長域付近での反射率の変動が小さ
く、しかもわずかな光エネルギーによって物理的変化の
生ずる記録層の開発を目的とし、記録特性・再生特性共
に優れた光記録媒体を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上述の目的を達成するために鋭意検討
を重ねた結果、記録材料として２種類以上の光学常数の
異なる物質を混合することで利用できる物質の光学的条
件を緩和することができ、その中でより特性の良好な物
質を選択することで記録再生特性を改善することができ
るとの知見を得るに至った。

本発明は、このような知見に基づいて完成されたもの
であって、基板上に記録層及び金属反射層が順次形成さ
れてなる光記録媒体において、前記記録層は、主として
レーザ光を吸収する第１の物質と、主として加熱により
熱分解される第２の物質とを含有し、前記第１の物質
は、複素屈折率n₁をn₁＝n₀₁＋k₁i（ただし、n₀₁は屈折
率、k₁は消衰係数、ｉは虚数単位をそれぞれ表す。）で
表したときに、0.3≦k₁、1.5≦n₀₁≦3.2であり、前記第
２の物質は、複素屈折率n₂をn₂＝n₀₂＋k₂i（ただし、n
₀₂は屈折率、k₂は消衰係数、ｉは虚数単位をそれぞれ表
す。）で表したときに、k₂≦0.019、1.5≦n₀₂≦3.2であ
り、且つこれら第１の物質と第２の物質は、記録層の複
素屈折率ｎをｎ＝n₀＋ki（ただし、n₀は屈折率、ｋは消
衰係数、ｉは虚数単位をそれぞれ表す。）で表したとき
に０＜ｋ≦0.2、1.5≦n₀≦3.2となるような割合で混合
され、金属反射層の厚さが300Å〜2000Åとされている
ことを特徴とするものである。

本発明の光記録媒体の構成は第１図に示すように、必
要に応じてプリグループ（1a）を形成した透明な基板
（１）の上に、半導体レーザー光を吸収して光熱変換を
行う記録層（２）と、反射率を増大させるための金属反
射層（３）が順次積層されたものである。上記金属反射
層（３）の上には、さらに必要に応じて紫外線硬化樹脂
や熱硬化樹脂等からなる保護膜（４）を設けても良い。

上記基板（１）の材質としては、通常の光記録媒体に
使用されているものであれば特に限定されず、たとえば
ポリカーボネート，アクリル等のプラスチック類やガラ
ス等が好適である。

また、上記記録層（２）の上に設けられる金属反射層
（３）は、780nmにおける反射率の高い金属を真空蒸
着，スパッタリング等の真空薄膜形成技術により被着さ
せたものである。使用可能な金属としては、Au,Cu,Al,A
g等が挙げられる。この金属反射層（３）の層厚は300〜
2000Å程度に選ばれる。層厚が300Å未満では光記録媒
体の反射率を増大させる効果が不足し、また2000Åを越
えると成膜に長時間を要し生産性の点で不利であるばか
りか、記録層（２）に蓄積する熱エネルギーが不足して
しまう虞れもある。

一方、記録層（２）は、有機色素材料を記録材料とす
るものであり、ここでは高反射率，高記録感度の両者を
達成するために後述の２種類の物質を混合して用いるこ
ととする。

先ず、第１番目の物質（以下、便宜上成分１と称す
る。）であるが、これは主としてレーザ光を吸収する物
質である。すなわち、成分１としては、レーザ波長に吸
収があるもので、複素屈折率n₁が、n₀₁を実数部でかつ
屈折率とし、k₁を消衰係数とし、ｉを虚数単位とする
と、n₁＝n₀₁＋k₁i（0.3≦k₁,1.5≦n₀₁≦3.2）を満足す
るものである。この成分１は、吸収ピークがレーザ波長
に近い程レーザ波長域でのｋの変動が小さくなり、反射
スペクトルが平坦なものとなるので望ましいが、ある程
度吸収帯が前記レーザ波長にかかっていれば良い。ま
た、成分１は記録の際にレーザ光を有効に吸収する必要
があり、したがって光照射やその際の温度上昇（300℃
程度）によって吸収が変化しないものが望ましい。

これらの条件を満足する物質を具体的に例示すれば、
シアニン系色素や金属錯体系色素、フタロシアニン系色
素、ナフタロシアニン系色素等である。なかでも、フタ
ロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素が好まし
く、特に耐熱性，感度，汎用溶媒に対する溶解性等を考
慮すると、ヘキシルアミノフタロシアニン，プロピルア
ミノフタロシアニン，ドデシルアミノフタロシアニン，
ベンジルアミノフタロシアニン等の置換アミノフタロシ
アニンが好適である。

２番目の物質（以下、成分２と称する。）は、レーザ
波長にほとんど吸収を示さないもの、つまり複素屈折率
n₂が、n₀₂を実数部でかつ屈折率とし、k₂を消衰係数と
し、ｉを虚数単位とすると、n₂＝n₀₂＝k₂i（k₂≦0.019,
1.5≦n₀₂≦3.2）を満足するものであるが、レーザ照射
による急激な温度上昇に伴い変質・分解しガスが発生し
て記録層を大幅に変形させなければならない。そこで、
100〜300℃の範囲で分解または気化によりガスを発生す
るものが望ましい。勿論、一般の記録材料と同様に耐候
性に優れていることが望ましい。

かかる条件を満足し、成分２に使用可能な物質として
は、シアニン系色素（レーザ波長に吸収のないもの）や
クマリン系色素等の他、以下に示すような物質が挙げら
れる。

ｉ）アラントイン系色素 ii）アゾ系色素 iii）チアジン系色素 iv）トリフェニルメタン系色素 ｖ）アクリジン系色素 vi）オキサジン系色素 vii）ビスアゾ系色素 viii）キサンテン系色素 上述のような成分1,成分２を含有する記録層（２）
は、一般には適当な有機溶媒に溶解したものを塗布する
ことにより基板（１）の上に形成される。この場合、記
録層（２）の層厚は干渉効果により反射率が70％以上と
なるような厚さを選ぶことが好ましく、使用するレーザ
光の波長をλとした場合、λ/2n又はその整数倍近辺に
選べばよい。また、これら成分１と成分２の混合比率で
あるが、これは選択する物質の種類によっても異なり、
反射率や記録感度等を考慮して適宜設定すればよく、例
えば複素屈折率ｎ^＊＝ｎ＋ki（ｎを実数部でかつ屈折率
とし、ｋを消衰係数とし、ｉを虚数単位とする。）にお
けるn,kが、それぞれ1.5≦ｎ≦3.2、０＜ｋ≦２となる
ように選択すればよい。上記有機溶媒としては、成分１
及び成分２を溶解させることができ、かつ基板（１）に
損傷を与えないものを適宜選択して使用する。

以上のように構成された本発明の光記録媒体は、全体
の厚さを現行のコンパクト・ディスク等と同じく1.5mm
以下とすることが可能である。従来、たとえば有機色素
層の上に保護膜を形成した光記録媒体では、ピットの形
成が物理的に抑制されることを防ぐために、該有機色素
層と保護膜との間に空隙部を設けることが提案されてい
た。しかし、これでは媒体が全体として厚くなりすぎて
現行のコンパクト・ディスクやCD−ROM等の再生装置に
よっては再生不可能であり、再生装置の媒体互換性を狭
める結果となっていた。これに対し本発明では、第１図
に示すような構成によっても、記録層（２）の持つ優れ
た特性により良好な記録・再生を行うことができ、結果
として薄型化が達成されることになる。

〔作用〕

本発明の光記録媒体において、記録層は主に２種類の
物質（成分１及び成分２）から構成されており、主とし
て成分１がレーザ光を吸収して光熱変換を行い、少ない
光エネルギーによっても効果的に成分２の変質・分解を
誘起し、この際に発生するガスにより熱変形を生ぜしめ
る。したがって、高い記録感度を達成することが可能と
なる。

ここで、記録層に配合される２種類の物質の混合比率
を調節することで、レーザ波長域での複素屈折率をかな
り自由に制御することができ、容易に反射率70％以上が
得られる。また、レーザ波長域での反射スペクトルも平
坦化され、例えばレーザダイオードに若干の波長の変動
〔許容範囲（±10％程度）内での変動）があったとして
も、反射率が大きく変わることはなく、安定して高反射
率が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的な実験結果をもとに説明する。

実験１ 本実験では、先ず記録層のn,kの値と反射率の関係に
ついて調べた。

使用した媒体は、基板側から記録再生を行うもので、
透明基板に記録層、高反射層、さらに保護層を順次積層
した構造とした。

透明基板がポリカーボネート（ｎ＝1.58）であり、高
反射層が金の蒸着膜（ｎ^＊＝0.15−4.5i,厚さ60nm）で
ある場合、反射率70％以上を得るためには、記録層の複
素屈折率は第２図中曲線Ａよりも左側の斜線領域内であ
る必要があった。

ただし、この範囲は、透明基板や材質や、高反射層の
材質・膜厚等によっても多少変わり、透明基板の屈折率
が低く、高反射層の反射率が高く、膜厚が厚い程広がる
傾向にあった。

例えば、透明基板の屈折率を1.33（この値が透明な固
体では最も低いと考えられる。）とし、高反射層に100n
m以上の銀蒸着膜（銀の蒸着膜の反射率が最も高い。）
を用いた場合には、複素屈折率を第２図中曲線Ｂよりも
左側の斜線領域内とすれば記録層の反射率が70％以上と
なった。

実験２ 実際に作成した媒体は、全て波長780nmのレーザーダ
イオードに対応した直径12cmのディスク媒体である。

記録層は、ポリカーボネート基板上にスピンコート法
により第１表に示す組成物の混合溶液を塗布することに
より形成し、その後真空蒸着機により金を膜厚50〜100n
m程度形成した。

なお、第１表に示す成分1n^＊及び成分2n^＊は、それぞ
れ成分１の複素屈折率n₁及び成分２の複素屈折率n₂を示
す。

なお、表中の各色素の構造式は次の通りである。

組成物を第１表に示す試料１〜試料３に変え、サンプ
ルディスク（実施例１〜実施例３）を作製した。作製し
た各サンプルディスクの記録層の膜厚，反射層の膜厚を
第２表に示す。

作製したサンプルディスクのうち、実施例１について
その反射スペクトルを第３図に示す。

この第３図を見ると、波長770〜790nmの範囲で反射率
が70％以上であり、その変動が５％以下である。他のサ
ンプルディスク（実施例2,実施例３）でも同様の傾向が
確認された。

そこで次に、各サンプルディスクの記録特性を調べ
た。記録特性は、波長780nm,レーザパワー10.5mWの近赤
外半導体レーザー光により500kHzの単一信号を線速度1.
2m/秒にて記録し、続いてこれをレーザー光で読出した
ときの再生出力信号のCN比を測定することで評価した。
結果を第３表に示す。なお、この第３表には各サンプル
ディスクにおける記録層の膜均一性を調べた結果も併せ
て記載する。

いずれのサンプルディスクにおいても良好な記録特性
が維持されていることがわかる。

なお、実施例１と実施例２とでは前記条件（レーザパ
ワー10.5mW）におけるCN比はほとんど変わらなかった
が、より低いレーザパワー（例えば8mW）とした場合に
は、実施例１では30dBであったのに対して、実施例２で
は54dBと、後者の方が有利であることが示唆された。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明を適用すれ
ば、吸収した光エネルギーが少なくても記録層中の成分
１（主にレーザを吸収する物質）がこれを効率的に熱エ
ネルギーに変換し、成分２（主に加熱により変質・分解
する物質）がガス化して露光部と非露光部との間に十分
な大きさの反射率差をもたらすような変形を基板または
金属反射層に生ぜしめる。しかも、記録層の反射率は十
分に大きく維持されているため、記録感度と再生感度の
向上がどちらか片方を犠牲にすることなく同時に達成さ
れ、高速記録，高密度記録に適した信頼性の高い追記型
の光記録媒体が提供される。

さらに、記録層の上に金属反射層を直接積層しても良
好な記録再生特性が得られることから、光学情報記録媒
体の厚さを現行のいわゆるコンパクト・ディスク等と同
等にすることができ、これらと共通の再生装置にて再生
することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光記録媒体の構成例を示す要部
拡大断面図である。第２図は記録層のn,kの値とそのと
きの反射率の関係を示す特性図である。第３図は本発明
を適用した光記録媒体の一実施例の反射スペクトルを示
す特性図である。 １……基板 ２……記録層 ３……金属反射層 ４……保護膜

フロントページの続き (72)発明者 岸井 典之 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−183191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−218642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−74845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−40387（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−9794（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41M 5/26 G11B 7/24 516

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に記録層及び金属反射層が順次形成
   されてなる光記録媒体において、 前記記録層は、主としてレーザ光を吸収する第１の物質
   と、主として加熱により熱分解される第２の物質とを含
   有し、 前記第１の物質は、複素屈折率n₁をn₁＝n₀₁＋k₁i（ただ
   し、n₀₁は屈折率、k₁は消衰係数、ｉは虚数単位をそれ
   ぞれ表す。）で表したときに、0.3≦k₁、1.5≦n₀₁≦3.2
   であり、 前記第２の物質は、複素屈折率n₂をn₂＝n₀₂＋k₂i（ただ
   し、n₀₂は屈折率、k₂は消衰係数、ｉは虚数単位をそれ
   ぞれ表す。）で表したときに、k₂≦0.019、1.5≦n₀₂≦
   3.2であり、 且つこれら第１の物質と第２の物質は、記録層の複素屈
   折率ｎをｎ＝n₀＋ki（ただし、n₀は屈折率、ｋは消衰係
   数、ｉは虚数単位をそれぞれ表す。）で表したときに０
   ＜ｋ≦0.2、1.5≦n₀≦3.2となるような割合で混合さ
   れ、 金属反射層の厚さが300Å〜2000Åとされていることを
   特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】前記第１の物質が、シアニン系色素、金属
   錯体系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン
   系色素から選ばれる少なくとも１種であることを特徴と
   する請求項１記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】前記第２の物質が、シアニン系色素、クマ
   リン系色素、アラントイン系色素、アゾ系色素、チアジ
   ン系色素、トリフェニルメタン系色素、アクリジン系色
   素、オキサジン系色素、ビスアゾ系色素、キサンテン系
   色素から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とす
   る請求項１記載の光記録媒体。