JPH01165049A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速消去可能で、かつ繰り返し回数の大きな
、書換え型光記録媒体に間するものである。

（従来の技術） 近年、情報記録の高密度化、大容量化に対する要求が高
まり、国内外でその研究開発が盛んに行われているが、
とくにレーザを光源とじて用いる光ディスクは、従来の
磁気記録媒体に比べておよそ１０〜１００倍の記録密度
を有し、しかも記録、再生ヘッドと記録媒体とが非接触
杖態で情報の記録。

再生ができるために記録媒体の損傷も少なく、長寿命で
あるなどの特徴がある−ことから、膨大な情報量を記録
、再生する手段として有望である。

この光ディスクは用途に応じて再生専用型、追記型、書
換え型の３種類に大別することができる。

再生専用型は情報の読み出しのみが可能な再生専用ディ
スクであり、追記型は必要に応じて情報を記録し再生す
ることはできるが、記録した情報の消去は不可能なもの
である。これに対して書換え型は情報の記録、再生とさ
らに記録済みの情報を消去して書換えることが可能であ
り、コンピュータ用のデータファイルとしての利用が望
まれ、最も期待の大きいものである。

書換え型のディスクについては、光磁気方式と相変化方
式の２つの記録方式の開発が進められているが、いずれ
の方式も記録材料や書込み機構などの点でなお改良の余
地が残されている。これらのうち、相変化方式は一般に
レーザ光をディスクの記録面に集光して加熱し、レーザ
光のパルス出力とパルス幅とを制御することによって生
ずる記録材料の相変化、すなわち結晶状態から非結晶状
態への移行または相転移などを起こさせ、それぞれの状
態における反射率の違いで情報の記録と消去を行うもの
である。

この相変化方式の光記録媒体の要部構成の一例を第３図
の模式断面図に示す、第３図において、図示してない多
（のトラッキング溝を設けたポリカーボネートなどの基
板１の表面にスパツクなどにより５１０８の第１の保護
層２を形成し、その上にＧｅＴｅの光記録材料層３と第
２の保護層４を設け、さらにその上にＭの冷却層５を形
成し、最上層に有機物の表面保護層６をつけた構造とし
ている。

すなわち第３図の光記録媒体は基板ｌ上にこれら各層を
符号順に堆積することによって構成される。

光記録材料層３が二つの保護層２，４によってはさまれ
るようにするのは、信号の書き込み、消去の際、レーザ
光で加熱されて高温となった光記録材料が基板ｌと反応
することや蒸発、飛散するのを防止し、光記録材料の変
質を生じさせないためである。また光記録媒体の中には
冷却層５をもたないものもあるが、第２の保護層４と表
面保護層６の間に熱伝導性の良好なＭなどの冷却層５を
設けることにより、光記録材料が結晶状態から非結晶状
態へ変化するとき、溶融状態からの冷却速度を上げるの
に有効なことが知られている。その際第２の保護層４は
断熱層としての役割も果たす。

断熱層としての第２の保護層４の厚さはこの光記録媒体
の特性を確保するために最適範囲を定めることが肝要で
あり、これを本発明者らは特願昭６２−４９３３７号に
より次のように開示している。すなわち断熱層の厚さＸ
は次式を満足することが必要である。

ＫｓＴｍ／　Ｐ＜　ｘ＜　２Ｘ（Ｋｓｔ　／　１）＊Ｃ
ｓ　）””但しＫｓは断熱層の熱伝導率、　Ｔｍは光記
録材料の融点、Ｐはこの光記録媒体に照射される光の入
力エネルギ密度、ｔは光の照射時間、ρ、は断熱層の密
度、　Ｃｓは断熱層の比熱である。

さらに本発明者らは基板１と第１の保護層２との間に高
い熱伝導率を有するＡ７Ｎなどの透明冷却層７を介在さ
せた光記録媒体を特許出願中である。

第４図はその構造を示した模式断面図である。第４図は
第３図と共通部分を同一符号で表わしてあり、基板１と
第１の保護層２との間に透明冷却層７が設けられている
ほかは第３図と全く同様に構成されている。この透明冷
却層７は、光記録材料ｌｌｌ３に形成されるレーザスポ
ットから第１の保護Ｎ２を通って拡散する熱を基板１に
達する前に、ここで水平方向に拡散させてしまうための
ものであり、そのため基板１はほとんど温度上昇するこ
となく変質を生じない。したがってこの場合第１の保ｔ
！１Ｍ２も断熱層としての役割を果たすことになり、そ
の適正な厚さ範囲は前述の特願昭６２−４９３３７号に
開示したＸに関する不等式を適用することができる。

なお透明冷却層７を備えた第４図の光記録媒体では、こ
の透明冷却層７が光記録材料Ｎ３の結晶状態から非結晶
状態への変化に際して、冷却速度を高める働きもするの
で、冷却層５を省略することも可能である。

以上のような構造をもつ光記録媒体は、使用時にはレー
ザ光を基板１の光記録材料層３を有する側と反対の面か
ら入射させるのが普通である。そして実際に情報を書き
込むには、まず初期状態をフラッシュランプによる光照
射を行って光記録材料層３を結晶状態となし、次に情報
記録時にはこれに高出力、短パルスのレーザ光を１−φ
程度のスポット状に集光して照射し、光記録材料をスポ
ット状に溶融した後、レーザ光の照射を停止し、溶融ス
ポットを熱伝導により１０”〜１０１０℃／ｓｅｃの冷
却速度で急冷して非結晶状態のスポットを形成する。記
録した情報を消去するときは、この非結晶状態のスポッ
トを比較的低出力のレーザ光を用いて昇温し結晶状態に
戻す、このときの照射時間は光記録材料の結晶化速度か
ら定められる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

相変化方式の光記録媒体に用いる光記録材料にはこれま
で多くの材料が提案されているが、それらのうちＧｅＴ
ｅが結晶状態と非結晶状態との反射率差が大きく、記録
情報の安定性も高いことから有望と見られている。しか
しながら、本発明者らが検討した結果によれば、非結晶
状態のＧｅＴｅ薄膜に、レーザ光を照射して完全に結晶
状態とするには最短でも０．５μｓｅｃのアニール時間
を要し、この材料を用いて光ディスクを作製し、ビーム
径が約１μφのレーザ光によって情報の消去を行う場合
にはディスクの周速を２　ｍ　／　ｓｅｃ以下としなけ
ればならない、しかるに一方で書き込み時の結晶状態か
ら非結晶状態への変化は０．１〜０．２μｓｅｃで行う
ことが可能であり、これは周速ＩＱｍ／ｓｅＣ〜５ｍ／
ｓｅｅに相当する。これらのことから光ディスクの周速
を大きくしてデータの転送速度を高めるには光記録材料
であるＧｅＴｅの結晶状態から非結晶状態とするアニー
ル時間すなわち消去時間を、結晶状態から非結晶状態へ
の変化時間すなわち書き込み時間と同程度にすることが
望ましい、そのためにはＧ＠Ｔｅ自体の結晶化速度をさ
らに大きくしなければならない、またＧｅＴｅは固相状
態においても蒸気圧が高いので加熱、冷却を繰り返すと
次第に失われるようになり、書き込みと消去の繰り返し
回数が少なく　、ｔｏｏｏ回程度であることも問題であ
る。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は光記録材料の結晶化速度を大きくすることにより記
録情報の消去時間を短縮し、光ディスクのデータ転送速
度を高めるとともに、情報の書き込み、消去の繰り返し
回数を増加させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は光記録材料層が保護層を介して冷却層およびま
たは透明冷却層を備えた構造をもつ光記録媒体の光記録
材料層の平均化学組成が一般式％式％ 前述のように光ディスクに情報を書き込む際には光記録
媒体の光記録材料層をレーザ光によりスポット状に加熱
し、ここで−旦溶融させた後、熱伝導により急冷して非
結晶状態とする。このとき、ＧｅＴｅに適量のＰｂＴｅ
を添加した本発明による光記録材料はこのＰｂＴｅが結
晶成長の核となり非結晶状態から結晶状態への変化速度
を非常にはやくするので、冷却速度が十分に大きくない
と溶融状態からの冷却中に結晶化が進行して非結晶状態
が得られなくなる。したがって光記録材料に本発明によ
る材料組成のものを用いる限り、第３図、第４図のよう
な冷却層や透明冷却層を少なくとも一つ備えた光記録媒
体としなければならない、これらの冷却層をもたない構
造のものでは冷却速度が不十分であり、情報の書き込み
が困難となり、書き込むことができたとしてもその操り
返し回数が少なくなるからである。

本発明の光記録媒体に用いる光記録材料の組成は基本的
にはＧｅとＴｏの１：１の化合物であるＧｏＴｅにＰｂ
Ｔｓ化合物を添加したものであり、結晶化速度を高める
とともに材料の粘性を高めて蒸気圧を小さくし１、書き
込み、消去の繰り返しによる材料の消失を抑制する役割
を果たしている 〔実施例〕 以下本発明を実施例に基づき説明する。

本発明の光記録媒体は例えば第３図に示した構造のもの
とし、これに用いる光記録材料はＧｅＴｅにＰｂＴｅを
添加したものであるが、この光記録材料の薄膜は通常の
ＲＦマグネトロンスパッタにより容易に作製することが
できる。再び第３図を参照して述べると、まず厚さ３μ
ｍ、直径１３０　ｍｓのポリカーボネート製基板１の上
に、厚さ０．１μの第１の保護層２（Ｓｌｏｚ）、Ｇｅ
ｔ、ｖＰｂｏ、ａＴｅ　　（（ＧｅＴｅ）ｖ（ＰｂＴｅ
）ｓに相当〕の組成をもつ厚さ０．０７−の光記録材料
層３゜厚さ０．２−の第２の保護層４　（ＳｉＯｚ）、
厚さ０．２　ｔｎａのＭの冷却層５の順にスパッタ形成
し、最上層に２ｆｉ厚の有機材料の表面保護層６を形成
した光記録媒体を作製する。

この光記録媒体を用いて周速８ｍ　／　５６（で回転さ
せながら、波長８３０ｎａ、出力１２１のレーザ光を照
射した。光記録媒体面でのレーザスポット径は約１ｎで
ある。スパッタ直後の光記録材料層３は非結晶状態であ
り、その光反射率は約２５％であったがこのレーザ光照
射によって光反射率は約６５％にまで上昇した０次に光
記録媒体の同じ個所を同様の条件で再度レーザ光を照射
したが反射率は６５％から変化が認められなかった０反
射率が２５％から６５％へ増大したのは光記録材料層３
がレーザスポットの個所で非結晶状態から結晶状態へ変
化したためであり、再度のレーザ光照射に対してその反
射率を保持しているのは、最初のレーザ光照射によって
光記録材料の結晶化が十分に行われていることを示すも
のである。

以上のことを確認するために、上記と同じ組成をもつ光
記録材料膜をガラス基板上に形成し、１０℃／ｗｉｎの
速度で昇温しながら、反射率を測定した。その結果を第
１図に示す、第１図は光記録材料膜の温度に対する反射
率変化を示した線図であり、第１図から反射率は１３０
℃付近で急激に上昇することがわかる。この温度前後に
おける光記録材料膜の結晶形態をＸ線回折により調べた
所、反射率の上昇後に光記録材料膜は結晶化しており、
結晶は主としてＧｅＴｅとＰｂＴｅが観測される０反射
率の値は上記の光記録媒体における反射率の値とほぼ対
応しており、光記録媒体における光記録材料の結晶化が
周速ｇ　ｍ　／　ｓｅｃで可能であったことは結晶化に
要する時間が０．１２５μｓｅｃ以下であることを示唆
するものであり、これは前に述べた従来の０．５μｓｅ
ｃに比べて大きく改善されていることを意味する。情報
の書き込みを行った後、これを消去するときも同様に周
速３　ｍ　／　ｓｅｃで行うことができた。すなわち、
周波数１．５　ＭＨｚのパルス人力を書き込んだとき、
ＣＮ比として５０ｄＢの値が得られたが、これを８　ｍ
　／　ｓｅｃで消去するとＣＮ比は約５ｄＢまで低下し
、はぼ完全に消去される。これは書き込みが結晶化した
光記録材料にレーザ加熱によって非結晶状態のスポット
を形成することであるという点を考慮すれば至極当然で
あると言える。このように本発明の光記録媒体は周速を
従来の２ｍ／ｓｅｃから８ｍ／ＳｅＣへ増すことにより
、データの転送速度を０．２４ＭＢ／　ｓｅｃから０．
９８ＭＢ／ｓａｃに高めることができる。

第２図は光記録材料層３中のＰｂＴｅの含有量と消去時
間の関係を示した線図である。第２図の曲線のようにＰ
ｂＴｅの含有量の増加とともに消去時間は短くなる。ま
たＰｂＴｅの含有量と前に述べた１０℃／＋ｓｉｎの速
度で昇温したときの結晶化温度および結晶−非結晶の繰
り返し回数の関係を数値で第１表に示す。

第１表 第１表によればＩの含有量６０％で結節化温度は１００
℃となる。この結晶化温度の低いことは光記録媒体に書
き込まれた非結晶のスポットの熱的安定性が悪く結晶化
しやすいものであることを意味し、１００℃という温度
は結晶化温度としては下限値と見做さ、れる、また操り
返し回数についてはＰｂＴｅの添加量が１０％を超える
と顕著な効果が認められるが６５％以上になると逆に繰
り返し回数は減少する傾向がある。これらのことからＧ
ｏＴｅに含有するＰｂＴｅ０量を６０％より多くするの
は実用的でないと言える。

以上の結果を綜合的に検討し、本発明の光記録媒体に用
いる光記録材料層の最適組成範囲は一般式でＧｅ１−、
　Ｐｂ、　Ｔｅと表わすとき、０＜ｘ≦０．６とするの
が妥当であるとの結論を得た。

〔発明の効果〕

相変化方式の光記録媒体に用いる光記録材料はＧｅＴｅ
が種々の点ですぐれているが、情報の消去時間を記録時
間と同じにまで速くしてさらにデータの転送速度をあげ
、記録−消去の繰り返し回数を増すことが望ましく、そ
のため本発明では実施例で述べたように光記録材料のＧ
ｅＴｅ化合物にＰｂＴｅ化合物を最適範囲を定めて添加
することにより、結晶化速度をＧｅＴｅより速くするこ
とができ、同時にこの速い結晶化速度を活かすために、
光記録材料層をはさむ二つの保′ａ層の少なくとも一方
に接して冷却速度を高める冷却層を備えた構造の光記録
媒体に適用して、光記録材料のレーザ加熱スポットにお
ける溶融状態からの冷却速度と非結晶状態からの結晶化
速度とのマツチングがうまく行われるようにしたもので
あり、その結果、消去時間が短縮され、繰り返し回数も
増加させることが可能な光記録媒体を得ることができた
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる光記録材料の温度と反射率
の関係を表わす線図、第２図は本発明に用いられる光記
録材料のＰｂＴｅ含有量と消去時間の関係を示す線図、
第３図は冷却層を存する光記録媒体の模式断面図、第４
図は冷却層と透明冷却層を有する光記録媒体の模式断面
図である。 １：基板、２：第１の保護層、３：光記録材料層、４：
第２の保護層、５：冷却層、６：表面保護層、７：透明
冷却層。 第１図 ＰｂＴｅ　　ａｎｔ（ｍｏｌ　’／、）第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）基板上に第１の保護層、光記録材料層、第２の保護
   層および表面保護層が形成される積層体に、前記基板と
   前記第１の保護層との間に介在する透明冷却層と、前記
   第２の保護層と前記表面保護層との間に介在する冷却層
   の少なくとも一方を形成してなる光記録媒体であって、
   前記光記録材料層の平均化学組成が一般式Ｇｅ＿１＿−
   ＿ｘＰｂ＿ｘＴｅで表わされ、０＜ｘ≦０．６とするこ
   とを特徴とする光記録媒体。