JPH01208737A - 新規な光記録媒体及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分骨 本発明は、レーザービームにより、情報の再生、記録、
もしくは消去を行うことのできる、新規な構造をもつ光
記録媒体及びその製造方法に関するものである。さらに
詳しくいえば、本発明は、再生専用型、追記型及び書換
え可能型のいずれにも適用しうる光記録媒体及びその製
造方法に関するものである。

従来の技術 これまで、光記録媒体すなわち光により記録可能な情報
記録材料としては、基板上に所定の記録層を設け、レー
ザー光を照射して、これに情報に応じた孔を形成させる
方式のものと、レーザー光を照射してその光学特性を変
化させ、その光学特性の変化によって生じる反射率の変
化を利用する方式のものとが知られ、特に後者について
は、再生専用型、追記型だけでなく書換え可能型として
、相変化、光磁気などの方式のものが注目されている。

ところで、従来のこれらの光記録媒体は、穿孔方式、光
学特性変化方式のいずれを問わず、透明基板上に凹凸状
断面をもつ溝又はピット列を設け、その表面に記録層を
積層した構造を有するもので、基板を介して溝又はピッ
ト列の凹部及び凸部から反射された反射光量差を利用し
て情報を再生、記録あるいは消去するようになっている
。

このような従来の光記録媒体の構成を添付図面によって
説明すると、第１５図は従来の典型的な光記録媒体の断
面拡大図であって、プラスチック又はガラスから成る透
明基板ｌ上に、あらかじめ凹凸状断面を有する多数の溝
又はピット列２・・・が設けられ、その表面上にアルミ
ニウムその他から成る記録層３が積層されている。

このような構造の光ディスクや光カードにおける、情報
の再生、記録、あるいは消去は、レーザービーム４を対
物レンズ５及び基板ｌを通して記録層３上に集光し、溝
又は制御ピット列の凹部から反射された反射光量差を利
用して、トラッキング用制御信号を得て、ビームをトラ
ッキングすることによって行われる。

そして、再生専用型においては、基板上にトラッキング
用溝又はピット列の外に、情報が凹凸のビットとして設
けられており、その上にアルミニウム反射膜を設け、同
様の原理により、反射光量変化として情報信号を再生す
る。一方、追記型や書換え可能型では、レーザービーム
照射により記録層に形状変化、物理的変化、化学的変化
などを生じさせることにより情報を記録し、それらの変
化が生じた部分と生じていない部分の反射光量差を利用
して情報の再生を行う。

発明が解決しようとする課題 従来の光記録媒体は、前記した構造を有するものである
ため、透明基板にあらかじめ溝又はピット列を設ける必
要があるが、これには多くの加工工程を要し煩雑である
上に、この加工の間に基板表面にごみが付着し、欠陥を
生じやすいという欠点があるし、また再生専用型、追記
型及び書換え可能型でそれぞれ反射率を異にするため、
互換性をもたせるには複雑な回路の装置を準備しなけれ
ばならないという不便がある。

本発明は、このような従来の溝やピット列を必要とする
光記録媒体とは、全く異なった原理に基づき、透明基板
を平坦に保ったままで、レーザー光による情報の再生、
記録、消去を行いうる新規な光記録媒体を提供すること
を目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、透明基板上に凹凸状断面の溝やピット列
を設けることなく、平坦な表面のままで情報の再生、記
録及び消去を行いうる光記録媒体を開発するために鋭意
研究を重ねた結果、平坦な透明基板上に、光照射によっ
て屈折率が変化する材料から成る記録層を積層した構造
とし、その表面に適当なマスクを通して光照射し、ビー
ムガイドパターンを形成させることにより、その目的を
達成しうろことを見出し、この知見に基づいて本発明を
なすに至った。

すなわち、本発明は平坦な表面をもつ透明基板上に、光
照射によって屈折率が変化する材料から成る記録層を積
層したことを特徴とする光記録媒体を提供するものであ
る。

次に添付図面に従って、本発明の光記録媒体の構造を説
明すると、第１図は、本発明の光記録媒体の部分断面拡
大図であって、ビームガイドパターンが形成された状態
を示し、第２図はその該当部分の平面図及び反射率を示
すグラフである。これらの図から分かるように本発明の
記録材料は平坦な表面をもつ透明基板１の上に、光照射
によって屈折率が変化する材料から成る記録層７を積層
して構成され、その記録層の一部には、所要のパターン
を有するマスクを通して光照射することにより、屈折率
が変化した部分から成るトラッキングビームガイドパタ
ーン７′・・・が形成されている。

また、第２図から解るように、パターン７′の部分では
屈折率変化により反射率が上昇する。このトラッキング
ビームガイド７′の代わりにトラッキング制御用ピット
列を形成させることもできる。

このようにして、反射率の異なるパターンを形成するこ
とにより、従来の光ディスクや光カードの場合と同様に
行うことができる。すなわち、第２図に示す光記録媒体
の場合は、トラック部分からの反射光とトラック部以外
の部分からの反射光との光量差又は位相差を利用してト
ラッキングすることができるし、トラッキング制御用ピ
ット列を形成させた場合は、ピ・ントによるトラッキン
グ制御信号を用いて常にトラックセンターでトラッキン
グすることができる。前者のように連続的なトラックに
よって、トラッキングを行う方式は、連続サーボ方式と
称され、後者のようにビットからの信号を利用してトラ
ッキングを行う方式はサンプルサーボ方式と称されてい
る。

このように、本発明の光記録媒体は、従来のもののよう
に、あらかじめ透明基板表面上に凹凸状の溝やビット列
を設ける必要がないという点で、全く異なった構造のも
のということができる。

本発明の光記録媒体における透明基板としては、例えば
ポリメチルメタクリレ−）　（ＰＭＭＡ）　、ポリカー
ボネート、エポキシ樹脂などプラスチック基板やガラス
基板などを用いることができる。特にエポキシ樹脂のよ
うに、熱硬化性であって射出成形を行うことのできない
材料や、ガラスのように直接溝を刻むことが困難であっ
たり、可能な場合でも複雑な工程を要する基板材料でも
、本発明においては特別な制約なく用いることができる
。

本発明の光記録媒体に用いられる記録層材料については
、光照射によって屈折率が変化するものであれば、特に
制限はなく、任意のものを使用することができる。該記
録層材料としては、例えばＴｅ合金やＳｅ合金のような
レーザービーム照射による急熱急冷と体熱徐冷により、
それぞれ非晶質化や結晶化を行いうる、いわゆる相変化
材料や光照射により金属がカルコゲナイド膜中に異常拡
散する現象（ホトドーピング）を利用したものや無機系
又は有機系のホトクロミック材料などが挙げられる。

ところで、屈折率ｎ＊は、一般に ｎ＊＝ｎ−ｉｋ のように複素数で表され、基板上に薄膜を設けた場合の
反射率は、主として薄膜の屈折率と膜厚によって決まる
。特に消衰係数と呼ばれる虚数部（ｋ）が大きい物質は
ど反射率が高い。光記録媒体においては、媒体からの反
射光を用いてトラックキングやフォーカシングの制御を
行うので、ある程度反射率が高いことが必要である。さ
らに、１種の記録層で再生専用型はもちろんのこと追記
型及び書換え可能型のすべての種類の光記録媒体を供給
できるためには、記録及び消去が可能であることが必要
である。これらのことから記録層材料としては、非晶質
と結晶との間で相変化が可能な材料が最も望ましい。こ
のような相変化材料は、通常、成膜直後において非晶質
状態であるので、屈折率変化を非晶質から結晶質への相
変化によって生じさせることによってパターンを形成す
ることができる。

次に、本発明の光記録媒体の製造法を添付図面に従って
説明すると、第３図は、本発明の光記録媒体の製造の過
程を示す説明図であって、まず、記録層７上に、所定の
パターンが設けられたマスクを密着させる〔第３図（ａ
）〕。このマスクは、ガラスなどの透明基板８上に、露
光用の光を通さないクロムなどの薄膜９を所定のパター
ンに設けたものである。次に、屈折率変化を生じさせる
ための光を、マスクを介して、記録層７に一様に照射し
て、パターンの薄膜９に対応する部分７′の屈折率を変
化させる〔第３図（ｂ））、次いでマスクを取り去るこ
とによって、トラッキングガイドパターンを有する本発
明の光記録媒体を得ることができる。すなわち、光照射
を受けた部分は屈折率が変化し、マスクによって光が遮
られた部分は屈折率が変化しないので、マスクとは逆の
パターンが屈折率変化として形成されることになる。十
分な解像度を得るために、マスクと記録層７はできる限
り密着させることが必要で、そのためには、例えば、マ
スクと記録層の間を真空排気することは有効である。照
射光は記録層全体に−様な強度で照射することが望まし
く、また光源から副次的に発せられる熱線は基板１の温
度上昇を招くのでできるだけ取り除くことが望ましい。

特に、プラスチック基板を用いた記録媒体の製造におい
て、光照射を長時間行う必要がある場合には、反射鏡の
表面に熱線吸収剤を設けたり、光源と記録媒体の間に熱
線を遮断するフィルターを設置して温度上昇による基板
変形を防止する必要がある。特にプラスチック基板上に
非晶質と結晶との間で相変化する記録層を設けることに
より構成した光記録媒体において、非晶質から結晶への
相変化をもたらして屈折率変化によるパターンを形成さ
せる場合には、基板変形を防止することに留意しなけれ
ばならない。すなわち、非晶質から結晶への相変化を起
こさせるためには、記録層をその結晶化温度以上に過熱
する必要があり、通常その結晶化温度はプラスチック基
板の熱変形温度より高いことが多いため、プラスチック
基板が変形するおそれがある。このような場合、記録層
だけを短時間の間に、かつ−様に加熱する必要がある。

非晶質から結晶への相変化を起こすことのできる材料は
、一般に赤外域の光をよく吸収するので、キセノンフラ
ッシュランプによるフラッシュ露光を行いパターン形成
することが望ましい。このキセノンフラッシュランプか
ら発せられる光は、波長が８００ｎｕ以上の赤外域に強
い強度を有し、かつ１μＳｅｅ程度の短時間発光も可能
である。したがって、記録層だけを効率よく短時間に加
熱することが可能であり、基板変形を起こすことなく記
録層を非晶質から結晶に変化させることができる。露光
時間としては、ｌμｓｅｃから１　ｓｅｃの間が好まし
い。

基板変形の防止のためには、記録層の上下に耐熱性無機
保護層を設けたり、さらに有機樹脂層を設けて記録膜の
変形を防止してもよい。特に、薄く塗布された有機物層
は、マスクとの密着の際に、記録層を保護する効果があ
る。また、マスクとの離形性を改良するために、フッ素
系の樹脂を塗布することも効果がある。

次に、このようにして得られた光記録媒体に記録を行う
方法について、添付図面に従って説明すると、第４図と
第５図は、該記録媒体に記録を行う場合の記録方式のそ
れぞれ異なった例を示す平面拡大図であって、レーザー
ビームをトラック７′にトラッキングしながら、記録信
号に応じて強度変調されたレーザービームを、光記録媒
体を走査するか又はレーザービームを走査しながら照射
することによって第４図のように情報をピット列ｌＯと
して記録することができる。このようにして記録した情
報は、従来の方法と全く同様にして、反射光量変化とし
て再生することができる。

また、記録膜の屈折率変化が可逆的に行える場合には、
第５図に示すように、いったん屈折率変化を生じさせた
トラック７′に、レーザービームを照射させて、ピット
列１１の形で元の屈折率に戻すことにより、前記と逆の
様式で記録を行うことができる。特に、結晶質と非晶質
との間で可逆的に相変化する記録膜を用いて情報の記録
・消去を行う場合、通常は非晶質化によって記録を行う
が成膜直後の状態が非晶質である場合が多く、そのため
記録・消去を行う部分を初期結晶化する必要がある。従
来はこの初期結晶化を通常の製造工程とは別に行う必要
があり、また、この工程を短時間に行うために、媒体全
面を初期結晶化させることも提案されているが、この場
合は結晶化に伴う体積収縮による応力発生のために膜に
クラックが発生しやすかった。しかし、本発明によれば
、ビームガイドパターンの形成と同時に初期結晶化を行
うことができると共に、記録・消去を行う部分だけを選
択的に、かつ短時間に初期結晶化を行うこともできる。

本発明によれば種々のパターンが形成可能であり、目的
・用途に応じて再生専用型記録（ＲＯＭ）、追記型記録
及び書替え可能型記録、あるいはこれらを複合させた記
録を提供することができる。これについて以下に説明す
る。

前記の種々の記録媒体は、基本的に次の４つの部分から
構成される。第１の部分は、今まで述べてきたようなレ
ーザービームをトラッキングするだめのビームガイド部
であり、トラック状もしくはビット列のパターンを有す
る。第２の部分は、記録された情報の種類・内容などを
党別するだめの情報管理用信号部であり、アドレス情報
やセクタ党別フラグなどが含まれる。第３の部分は、再
生のみを行うためのデータが記録されている再生専用デ
ータ部である。第４の部分は、記録可能部であり、ユー
ザーがデータを記録できる部分である。通常、情報管理
用信号部及び再生専用データ部はビット列として記録さ
れている。これらのうちビームガイドパターンは必須で
あり、他の３つは用途に応じて設けられる。例えば、コ
ンパクトディスク（ＣＤ）やＣＤ−ＲＯＭでは再生専用
データ部が、ユーザーが書き込みのできる文書ファイル
などの追記型メモリでは情報管理用信号部及び記録可能
部が、ビームガイド部と共に設けられる。

これらのトラックやビット列は従来、基板表面の凹凸と
して形成されていた。本発明によれば、ビームガイドパ
ターンのみでなく、上記した情報管理用信号部、再生専
用データ部及び記録可能部をも同時に形成可能であるの
で、再生専用型記録、追記型記録及び書替え可能型記録
、あるいはこれらを複合させた記録、例えば再生専用デ
ータ部と記録可能部を混在させて固定的・定常的なデー
タを扱うのみでなく必要に応じてユーザーがデータを記
録できるタイプの記録などの種々の記録媒体を製造する
ことができる。第６図ないし第８図はこれらの記録媒体
を示す平面図であり、斜線を施した部分７′が屈折率変
化を起こした部分である。

第６図は再生専用記録、第７図は追記型記録、第８図は
再生専用データ部と記録可能部を有する記録の例を示す
。第８図は結晶と非晶質の相変化を利用する書替え可能
型記録の１例であり斜線部分７′が光照射によって結晶
化された部分であり、記録可能部７“が初期結晶化され
ている。以上のように、本発明によれば１種類の基板だ
けで種々の光記録媒体を提供できる。さらに、結晶と非
晶質との間で相変化が可能な薄膜を用いれば、この１種
の薄膜だけで種々の光記録媒体を提供することができる
。この場合、本発明の長所をさらに発渾することができ
る。これについて、以下に説明する。

従来の光記録媒体では、アドレス情報やセクタ識別フラ
グなどの情報管理用信号は基板表面の凹凸として形成さ
れており、その読み出しは凹凸部での光の回折現象を利
用して行われていた。一方、記録したビットは、記録層
の反射率変化を利用して読み出しを行うので、再生され
た情報管理用信号と記録信号は通常、その振中値や極性
が異なっていた。例えば開孔タイプの再生信号を第９図
に示す。１２は情報管理用信号であり、１３は記録信号
であって、開孔部分は反射率がほとんどゼロの状態であ
るので記録信号の振巾ｖ２の方が大きくなる。また、追
記型相変化タイプの再生信号の場合は第１０図に示すよ
うに、情報管理用信号１２は回折現象を利用するので反
射光量が減る方向の信号となるのに対して、記録ピット
部分は結晶化により反射率が高くなっているために反射
光量が増える方向の信号１４となり極性が異なる。以上
のように振中値や極性の異なる信号を同時に取り扱うた
めには、信号処理系の回路構成が複雑となり装置のコス
トアップを招くと共に、データ再生時の信頼性も劣る。

これに対して、本発明の光記録媒体では、第１１図に示
されるように、情報管理用信号１２、記録信号１３、再
生専用データ信号１４は、同一の屈折率変化を利用する
ために、。

振中値と極性を同一にすることができ、そのため回路構
成が簡単で済むと共に、データ再生の信頼性にも優れて
いる。さらに、同一の記録層で種々のタイプの光記録媒
体を提供することにより、情報管理用信号、再生専用信
号、記録信号及びトラッキング・７オ一カシング制御信
号すべてについて媒体間の差をなくすことができるので
、再生専用型、追記型、あるいは書替え可能型などのデ
ィスク間の互換性をもたせることが容易となり、装置の
小型化、コスト低減にも大いに効果がある。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

実施例１ 外径１２０　ｍｍ、内径１５ｍ＋ｎ、厚さ１．２ｍｍの
表面が平坦なディスク状のポリカーボネート基板上にス
パッタリング法により、Ｓｂ２゜Ｔｅａ。Ｇｅｍ。合金
薄膜を８０ａｍの厚さに形成した。この際、同時にガラ
ス基板上にも同様の薄膜を形成し、製膜直後及び２００
℃、１０分間のアニール処理後についてＸ線回折で調べ
たところ、製膜直後は非晶質であり、アニール処理後は
結晶質であった。また、アニール前後の反射率はそれぞ
れ２２％及び５０％であった。

次に、第１２図に示すようなスパイラル状にトラック及
び再生専用のデータを形どったパターンをガラス基板上
にＣｒ蒸着したマスクを、スパイラル状トラックの中心
とディスク中心とが一致するように位置合わせを行い、
Ｃｒ面と前記合金薄膜とが接するように固定した。その
後、第１３図に示すように、ディスクのセンタ穴１５を
利用して真空排気し、マスク１６とディスク１７を密着
させた。次に、キセノンフラッシュランプに対して約５
００ｋＷの電力を供給して、マスク側から７ラツシユ光
を約２＋ａｓｅｃの間照射した。そして、真空排気を止
めてマスクを取り外し、光記録媒体を作製し　ｔこ。

作製した記録媒体を透過顕微鏡で観察したところ、マス
クとは逆のパターンが結晶化により黒化（透過率が低い
）していた。

この記録媒体を１８０ｏｒｐｍで回転しながら、半導体
レーザーを用いた再生装置により再生を行ったところ、
トラックに沿った再生を確認し、かつ良好なＳ／Ｎの再
生信号を得ることができた。

実施例２ 外径１３０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの表面
が平坦なディスク状のガラス基板上にスパッタリング法
により、５ｂ２ｏＴｅｓｏＧｅｓａ合金薄膜を８０　ａ
ｍ。

５ｉ０２をを１１００ｎの厚さに形成した。

次に、第１４図に示すような、同心円状にトラッキング
制御用ピット１ｇ、アドレス情報ピット１９．２０、記
録可能領域２０及び２１を形どったＣｒマスクを用い、
実施例１と同様の方法でパターン形成を行い光記録媒体
を得た。

この記録媒体を１８００ｒｐ＋＊で回転しながら、半導
体レーザーを用いた記録・再生装置により再生を行った
ところ、トラックに沿った再生を確認し、かつ良好にア
ドレス情報を読み出すことができた。次に、同様の装置
で記録領域２０及び２１にそれぞれ１２ｍＷ及び２２ｍ
Ｗで、結晶化及び非晶質化による記録を行ったのち、こ
れを再生したところ良好な品質の再生信号を得た。さら
に、記録領域２１に１２ａ＋Ｗの連続光を照射して前の
記録ピット（非晶質）を消去（結晶化）したところ、良
好に消去を行うことができた。

発明の効果 本発明の光記録媒体は、あらかじめ基板表面に凹凸状の
溝又はピットを設ける必要がないため、多くの工程を省
略することができると共に途中の工程でごみの付着など
により欠陥が発生することも防ぐことができる。さらに
従来の溝付プラスチック基板では、基板を該プラスチッ
ク材料のガラス転移点よりもかなり低い温度環境下に保
管しても、長期間のうちに溝の寸法、形状が変化して、
その結果、トラッキング用信号が劣化するという欠点が
あったが、本発明の光記録媒体では、この点を改善しう
るという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録媒体の部分断面拡大図、第２図
はその平面拡大図及び反射率を示すグラフ、第３図は本
発明の光記録媒体の製造過程を示す説明図、第４図ない
し第８図とは本発明の光記録媒体記録する場合のそれぞ
れ異なった形式を示す平面拡大図、第９図及び第１０図
は、従来の光記録媒体各信号に対する反射光量の変化状
態を示すグラフ、第１１図は本発明の光記録媒体の各信
号に対する反射光量の変化状態を示すグラフ、第１２図
は実施例で用いたマスクのパターンを示す平面図及びそ
の部分拡大図、第１３図は実施例におけるディスクとマ
スクとを密着させるための真空排気方式を示す説明図、
第１４図は別の実施例で用いたマスクのパターンを示す
平面図及びその部分拡大図、第１５図は従来の光記録媒
体の部分断面拡大図である。 図中１は透明基板、２は凹凸状の溝、３は記録層、７は
光照射により屈折率が変化する部分、７′は光照射によ
り屈折率が変化した部分を示す。 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　平坦な表面をもつ透明基板上に、光照射によって屈
   折率が変化する材料から成る記録層を積層したことを特
   徴とする光記録媒体。 ２　光照射によって屈折率が変化する材料が、光照射に
   よって非晶質と結晶質との間の相変化を行う材料である
   特許請求の範囲第１項記載の光記録媒体。 ３　記録層がトラック状に結晶化された記録用領域を有
   し、非晶質化により情報の記録を行う特許請求の範囲第
   ２項記載の光記録媒体。 ４　記録層がトラック状の非晶質の記録用領域を有し、
   結晶化により情報の記録を行う特許請求の範囲第２項記
   載の光記録媒体。 ５　透明基板上に、光照射によつて屈折率が変化する材
   料を薄層状に積層して記録層を形成させ、次いでこの記
   録層上に所要のパターンを有するマスクを密着させ、こ
   のマスクを介して光照射することを特徴とする光記録媒
   体の製造方法。 ６　キセノンフラッシュランプを用いてフラッシュ露光
   により光照射する特許請求の範囲第５項記載の製造法。