JP4083415B2

JP4083415B2 - 光記録媒体

Info

Publication number: JP4083415B2
Application number: JP2001352347A
Authority: JP
Inventors: 俊茂藤井; 眞人針谷; 正彬梅原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP2003145943A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギービームの照射により記録層に光学的な変化を生じさせて記録・再生を行う光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来技術】
レーザビームの照射による記録可能な光記録媒体としてＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の追記型光記録媒体などがある。これらの光記録媒体はＣＤ−ＲＯＭ或いはＤＶＤ−ＲＯＭと再生互換性があり、小規模の配布媒体や保存用の媒体として使用されている。しかし、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒは有機色素を塗布するためＲＯＭの工程と比較して格段に製造コストが高くなるという問題があった。
そこで、ＣＤ−ライトワンス（以下ＷＯと略称する）、ＤＶＤ−ＷＯ媒体が開発されてきた。ＷＯ媒体には記録方式の違いにより穴あけタイプ、相変化タイプ、合金化タイプがあり、コスト面から考えると穴あけタイプの記録方式が有望であるが、穴あけタイプの記録ではＣ／Ｎが低くなってしまうという問題があった。これは穴を開けたピット部分において溶融した膜がピット内に水玉のようになって残ったり、周辺部に盛り上がったりすることが原因であった。また、穴あけタイプの記録方式の層構成は１層となるため、通常使用されてきた記録膜ではＲＯＭの高い反射率に対応できず規格外製品となってしまっていた。
ＲＯＭ対応の高い反射率を記録膜１層で実現しようとした場合、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕなどの反射率の高い材料を用いることも考えられるが、反射率が高過ぎて、とても通常のレーザ照射では穴が開かなかった。
【０００３】
穴あけタイプの記録材料としては、特開昭６０−１７９９５３号公報、特開昭６０−１７９９５２号公報などに、ＴｅとＡｕ又はＡｇからなる化合物が開示されているが、これらの材料の沸点は１０００℃以上であり、非常に感度が低かった。
また、特開昭５７−１５７７９０号公報に、４００℃以下の温度で揮発性成分を遊離する第一の層の上に耐腐食性金属層を形成して記録感度を高める試みをした発明が開示されているが、反射率を高める事は目的としておらず、ＲＯＭ互換性とはなり得ない。また、耐腐食性金属としてＡｕ、Ａｇなどを用いているが、これらは熱伝導率が極めて高く、加熱したエネルギーが拡散により逃げてしまうため、結果的に効果は低く、高線速記録には不適当であった。
また、記録するに際し、相変化タイプが融点まで温度を上昇させれば良いのに対し、穴あけタイプでは沸点以上まで温度を上げる大きな熱量を必要としており、相変化タイプに比べて大きなレーザパワーを必要とし、高線速記録となると半導体レーザのパワーが足りなくなるので、より高感度な記録膜が要求される。
【０００４】
合金化タイプの記録方式としては、特開平４−２２６７８４号公報に、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎの何れかの元素からなる層と、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕの何れかの元素からなる層との積層記録層にレーザを照射し、この二層を合金化させて記録する方法が開示されているが、ロー・トゥー・ハイ（ｌｏｗｔｏｈｉｇｈ）の記録となり、ＲＯＭ互換性とはなり得なかった。
また、特開平１−１６２２４７号公報には、ＩｎとＴｅの合金を用いて相変化タイプの記録層を成膜する発明が開示されており、Ｉｎ：Ｔｅ＝２：１〜１：１、又は２：３〜２：５とすることにより相変化タイプの光記録媒体を提供することを目的としているが、この発明では成膜時の状態が非晶質であって反射率が低いので初期化処理が必要であり、そのため工程が増えコストの増大を招いていた。
【０００５】
また、特許第２９４８８９９号では、Ａｇ−Ｚｎからなる第一の層（相変化合金薄膜）と、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓの何れかを主成分とする第二の層（低融点薄膜）の構成元素の相互拡散による記録媒体を開示しているが、この発明の場合、反射率を高めるために第一の層を３００〜７００Å、第二の層を５００〜１５００Åと厚くしており、生産時のタクト及びコストからみて不利となっていた。
また、膜厚を厚くすることにより反射率を大きく上げているが、本発明者等の調査では、反射率が高く吸収率が小さ過ぎるために記録膜上で熱吸収が殆んど起らず、感度が非常に悪いということが分った。従ってＤＶＤなどの速い線速度を要求される媒体では使用できなかった。
以上述べたような種々の問題が無機のＷＯ記録媒体の普及に大きな障害となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような実情の下に、高い反射率と感度を有する記録膜を開発し、再生信号のＣ／Ｎが良好で耐候性に優れた光記録媒体を安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）の発明（以下、本発明という。）によって解決される。
１）ピッチ０．７４μｍの案内溝を有する透光性基板上に、少なくとも、銀からなる光透過性金属薄膜、低融点薄膜、有機保護膜をこの順に有し、光透過性金属薄膜は、その透過率が該薄膜単独で２０％以上であり、その融点が低融点薄膜の融点よりも高く、その膜厚が３０〜２００Åであり、低融点薄膜は、IIIＢ、ＶＢ、VIＢ族から選択される少なくとも１種の元素を主成分とし、その膜厚が２００〜５００Åであり、（光透過性金属薄膜の膜厚）／（低融点薄膜の膜厚）が０．０７〜１．０の範囲にあり、記録再生時の反射率が４５％以上であることを特徴とする光記録媒体。
【０００８】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明者等は、鋭意検討した結果、本発明のように透光性基板表面に少なくとも光透過性金属薄膜と低融点薄膜を有し、該光透過性金属薄膜が、元素周期表ＩＢ族から選択される少なくとも１種の元素を主成分とし、該低融点薄膜が、IIIＢ、IVＢ、ＶＢ、VIＢ族から選択される少なくとも１種の元素を主成分とすることにより、高い反射率と感度を有する光記録媒体を得ることに成功した。ここで主成分とは、これらの元素が全体の５０％以上であることを意味する。
この記録のメカニズムは正確に解明できていないが、一つの考え方として、低融点薄膜を形成するＳｂ−Ｔｅ半導体が光を吸収して生じた電子が不純物準位等にトラップされて負の電界を作り、これが正のイオンとなったＩＢ族から選択される元素を引き付けて拡散を生じさせるということも考えられる。
更には、光の吸収に伴う発熱も拡散効果を高めているものと思われる。
【０００９】
また、本発明のように光透過性金属薄膜の透過率が該薄膜単独で２０％以上となるような膜厚に設定することにより、従来技術のような金属薄膜を反射膜として用いた場合に透過率が低く吸収率が殆んど無いため感度が非常に悪いという欠点を無くし、反射率と感度を両立させることができた。また、透過率が高すぎることは即ち反射率が低下することを意味するため、光透過性金属薄膜の透過率は好ましくは８０％以下である。
また、本発明のように光透過性金属薄膜の融点を低融点薄膜の融点よりも高くすることにより、両薄膜の構成元素の相互拡散が早くなり感度の向上に効果があることを見出した。
また、本発明のように、低融点薄膜上に有機保護膜を積層することにより膜の安定性を高め、保存信頼性を格段に向上させることができた。しかも、従来の２層構成の記録層では、膜の強度が弱くレーザ照射によって穴が開く場合があったが、有機保護膜を積層することによって膜の物理的強度が向上し、穴が開いてしまうことが無くなった。
有機保護膜の材料としては、従来公知のものを使用すればよいが、好ましいのは紫外線硬化樹脂である。
【００１０】
また、本発明のように（光透過性金属薄膜の膜厚）／（低融点薄膜の膜厚）を０．０７〜１．０の範囲とすることにより反射率が高く感度も高いという２つの特性を両立させることに成功した。
また、本発明のように光透過性金属薄膜の膜厚を３０〜２００Åとすることにより、例えば特許第２９４８８９９号の発明のような、反射率が高過ぎ吸収率が低過ぎて光を吸収できず感度が悪いという従来技術の欠点を克服し、反射率が高く、感度の高い光記録媒体を得ることが可能となった。
また、本発明のように低融点薄膜の膜厚を２００〜５００Åとすることにより、記録膜が光透過性金属薄膜と低融点薄膜の２層のみからなる媒体であるにも拘わらずＲＯＭ互換が可能になる程の反射率を達成することができた。この効果についてはシミュレーションと実際の反射率がよく一致した。また、２層構成でハイ・トゥー・ロー（ｈｉｇｈｔｏｌｏｗ）記録が可能となったため、大幅にコストダウンできた。
【００１１】
図１に本発明をＤＶＤに適用した層構成の一例を示すが、本発明の適用対象はＤＶＤに限られるものではない。図１の例では、情報基板上に光透過性金属薄膜と低融点薄膜からなる記録層、紫外線硬化樹脂層が順に積層され、その上に接着層を介してカバー基板が貼り合わされた構造になっている。
この媒体に対し、情報基板面側から記録レーザ光を照射すると、光透過性金属薄膜及び低融点薄膜が加熱される。この加熱により両層の構成元素が相互拡散し、両層の構成元素の合金ないし化合物が生成して、レーザ光照射部の光反射率が著しく低下する。
この反射率変化は不可逆であるから追記型の光記録媒体として使用することができる。
本発明の記録層は、各種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム法などにより形成できる。
【００１２】
本発明の基板の材料としては、通常、ガラス、セラミックス又は樹脂が用いられるが、成形性やコストの点で樹脂基板が好ましい。代表例としてはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが、加工性、光学特性などの点からポリカーボネート樹脂が好ましい。
また、基板の形状は、ディスク状、カード状、シート状など何れでも良い。
カバー基板などの貼り合せ方式については、ラジカルＵＶ方式、カチオン方式、ヒートシール方式、両面接着シート方式の何れでもよいが、紫外線硬化樹脂層を設けない構成ではラジカルＵＶ方式のように酸素や水分を透過しない方式が望ましい。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１４】
実施例１〜８
図１に示した層構成のＤＶＤ媒体を作成した。
ピッチ０．７４μｍ、深さ４００Åの案内溝を有する、厚さ０．６ｍｍ、直径Φ１２０ｍｍのポリカーボネート樹脂製情報基板上に、下記表１の実施例１〜８の欄に示した材料を用いて、膜厚１００Åの光透過性金属薄膜及び膜厚４００Åの低融点薄膜を順にスパッタ法で成膜し、更にその上に紫外線硬化樹脂をスピンコートし紫外線照射して有機保護膜を形成した。
接着層によるカバー基板の貼り合せはラジカルＵＶ方式で行った。
記録再生特性の評価条件は、記録線速度３．５ｍ／ｓ（１倍速）、線密度＝０．２６７μｍ／ｂｉｔ、記録周波数＝２６．２ＭＨｚ、記録レーザ波長６３５ｎｍ、ＮＡ＝０．６であり、低融点薄膜の材料が異なる実施例１〜８の反射率及びＣ／Ｎが５５ｄＢ以上（解像度：１ｋＨｚにて測定）となるレーザパワーを、１倍速と２倍速とで比較して表１に示した。
【００１５】
比較例１〜４
光透過性金属薄膜及び低融点薄膜の材料として、表１の比較例１〜４に記載のものを使用し、比較例１〜３については、光透過性金属薄膜の膜厚を４００Å、低融点薄膜の膜厚を８００Åとした点を除き、実施例１〜８と同様にしてＤＶＤ媒体を作成し、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】

表１の結果から、実施例の方が比較例よりも優れていることは明らかである。
【００１７】
実施例９
図２、図３は、光透過性金属薄膜をＡｇ（膜厚３０Å、１００Å、２００Å）とし、低融点薄膜をＩｎ_８Ｓｎ_４Ｓｂ_５６Ｔｅ_３２として、該低融点薄膜の膜厚を振った媒体について、反射率変化及び１倍速で５５ｄＢ以上の信号強度を示した記録（レーザ）パワーを示したものである。ここでの記録は３Ｔの矩形波記録である。
図２から、低融点薄膜の膜厚が薄いと反射率は低くなることが分り、図３から、膜厚が厚過ぎると感度が悪くなることが分る。
また、図２から、光透過性金属薄膜２００Åの場合に低融点薄膜が２００Åよりも薄くなると（即ち両層の膜厚比が１．０を超えると）、反射率が４５％未満になってしまうことが分り、図３から、光透過性金属薄膜３０Åの場合に低融点薄膜が４５０Åよりも厚くなると〔即ち両層の膜厚比が約０．０７（３０／４５０＝０．０６６…〕未満になると、記録パワーが１０ｍＷを超えてしまうことが分る。従って、両層の膜厚比が０．０７〜１．０の範囲で反射率と感度を同時に満たすことになる。
また、図２、図３から、低融点薄膜の膜厚が２００〜５００Åの範囲で反射率と感度を同時に満たすことが分る。
更に、図４に、Ａｇの膜厚と反射率、透過率との関係に関する光学シミュレーションの結果を示す。
図４から分るように、Ａｇは約２００Å（２０ｎｍ）以下で透過率が２０％を超えている。また、Ａｇ即ち光透過性金属薄膜の膜厚が３０〜２００Å（３〜２０ｎｍ）の範囲で透過率が２０〜８０％になることが分る。
なお、Ａｇに代えて、Ａｕ、Ｃｕを用いてもほぼ同様の結果が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、高い反射率と感度を有する光記録媒体を得ることができる。また従来技術のような金属薄膜を反射膜として用いた場合に透過率が低く吸収率が殆んど無いため感度が非常に悪いという欠点を無くし、反射率と感度を両立させることができる。また、光透過性金属薄膜と低融点薄膜の構成元素の相互拡散が早くなり一層感度を向上させることができる。また、膜の安定性を高め保存信頼性を格段に向上させることができる。また、従来の２層構成の記録層では、膜の強度が弱くレーザ照射によって穴が開く場合があったが、有機保護膜を積層することによって膜の物理的強度が向上し、穴が開いてしまうことが無くなる。また、反射率が高く感度も高いという２つの特性を両立させることができる。また、例えば特許第２９４８８９９号の発明のような、反射率が高過ぎ吸収率が低過ぎるために光を吸収できず感度が悪いという従来技術の欠点を克服し、反射率が高く、感度の高い光記録媒体を得ることが可能となる。また、２層の記録膜のみの媒体にも拘わらずＲＯＭ互換が可能になる程の反射率を達成することができる。また、２層構成でハイ・トゥー・ロー記録が可能となるため大幅にコストダウンできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をＤＶＤに適用した層構成の一例を示す図。
【図２】光透過性金属薄膜をＡｇ（膜厚３０Å、１００Å、２００Å）とし、低融点薄膜をＩｎ_８Ｓｎ_４Ｓｂ_５６Ｔｅ_３２として、該低融点薄膜の膜厚を振った媒体についての反射率変化を示す図。
【図３】光透過性金属薄膜をＡｇ（膜厚３０Å、１００Å、２００Å）とし、低融点薄膜をＩｎ_８Ｓｎ_４Ｓｂ_５６Ｔｅ_３２として、該低融点薄膜の膜厚を振った媒体についての１倍速で５５ｄＢ以上の信号強度を示した記録（レーザ）パワーを示す図。
【図４】Ａｇの膜厚と反射率、透過率との関係に関する光学シミュレーションの結果を示す図。

Claims

ピッチ０．７４μｍの案内溝を有する透光性基板上に、少なくとも、銀からなる光透過性金属薄膜、低融点薄膜、有機保護膜をこの順に有し、光透過性金属薄膜は、その透過率が該薄膜単独で２０％以上であり、その融点が低融点薄膜の融点よりも高く、その膜厚が３０〜２００Åであり、低融点薄膜は、IIIＢ、ＶＢ、VIＢ族から選択される少なくとも１種の元素を主成分とし、その膜厚が２００〜５００Åであり、（光透過性金属薄膜の膜厚）／（低融点薄膜の膜厚）が０．０７〜１．０の範囲にあり、記録再生時の反射率が４５％以上であることを特徴とする光記録媒体。