JPH02302943A - 光記録媒体とその製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、光記録媒体に関するものである。

（ロ）従来の技術 追記型ディスクとして、記録層に有機色素材料を用いた
ものが最近検討されている。第１図に此種ディスクの基
本的な構成を示す。図において、（１）は透明な基板、
（２）は色素層、（３）は反射層、（４）は保護層であ
る。情報の書込みは、色素層（２）に高レベルのレーザ
ビームを収束させることによって行われる。第２図は、
情報が書込まれた際のディスクの断面を示す図である。

図示の如く、情報の書込み後は色素層（２）にくぼみ（
ピッ）、）（５）が形成される。斯かるピットは例えば
既存のコンパクトディスク（ＣＤ）と同様、螺旋状に形
成され、ピットの長さ及びピット間の長さをもって情報
が保持される。

此種のディスクは、例えば日経エレクトロニクス１９８
９年１月２３日号　Ｐ２Ｏ３に紹介されている。当該文
献に依れば、ピット部分の記録層の厚みが未記録部分に
対して減少しているために、ピット部分の反射率が減少
する旨の開示がある。この反射率の低下は光の位相差に
基いて生じることも開示されている。又、未記録部の反
射率を７８％とでき、更にこの様に高反射率を実現する
ために色素材料の屈折率と色素層の厚みをあらかじめ最
適値に設定しておく旨の開示がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 然し乍ら、上記文献には、色素層の厚み等、ディスクの
具体的な構成についての開示がない。

実際には、ディスク材料の光学的な定数又はディスクの
寸法等には、ディスクが良好に記録再生され得る様な最
適値があるはずである。

そこで、本発明は、ディスクの具体的な構成を特定する
ことによって、良好な記録再生がなされ得る様な光ディ
スクを提供せんとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 上記課題に鑑み本発明は、透明基板と、該透明基板の上
に形成された光透過性の記録層と、該記録層の上に形成
された反射層とよりなり、レーザビーム照射により記録
層の厚みを変化させて情報の記録がなされる光ディスク
において、未記録時の記録層の厚みｄを ｄ、＜ｄ≦ｄ２ に設定することを特徴とする。

ただし、ｄ＋、ｄ＋は、透明基板の屈折率をｎ１、反射
層の屈折率、吸光度をｎｌ、に＋、反射層の屈折率、吸
光度をｎ、、に２、レーザビームの波長をλとした時、 λ ｄ＋＝　＝　（ｍｙ＋δ、＋δ２） ４ｉｎ＋ （ただし、ｍはｄ、、ｃｌ、が正となる整数）である。

（ホ）作用 屈折率の異る３種の材料を第９図の様に重ね合わせた場
合には夫々の材料の界面に反射面が生じる。今、第１の
材料（１００）から第２の材料（２００）に向ってビー
ム（Ｂ）を入射させた場合、このビームの内、１部はこ
の界面（第１の界面）　（１０１）によって反射され、
残りはこの界面（１０１）を透過する。更にこの透過し
たビームは、第２の材料（２００）と第３の材料（３０
０）の間の界面（第２の界面）（２Ωｌ）において同様
に反射及び透過される。この内、第２の界面（２０１）
によって反射されたビームは、更に先の第１の界面（１
０１）において透過及び反射される。従って、第１の界
面（１０１）からは、この界面によって第１の材料（１
００）方向に反射されたビーム（Ｂ、　）と第２の材料
（２００）からこの界面（２０１）を透過したビーム（
Ｂ２）とを合成したビームが得ら＝　　４　− れる。ここで、第２の材料（２００）がら第１の界面（
１０１）を透過するビームは、前記各界面によって複数
回反射された後にこの界面を透過するビームが含まれる
。従って、この場合、第１の界面の反射率はこの第１の
界面によって反射されるビームのみならず更にこの第１
の界面を透過するビームにも着目して決定される必要が
ある。

斯かる反射率は振幅反射率と称され、一般に、裳華房発
行「薄膜」第１９７頁にも開示がある様に次式にて表わ
されることが知られている。

ここで、ｒｌは第１の材料（１００）からみた第１の界
面（１０１）の反射率、ｒ、は第２の材料（２００）か
らみた第２の界面（２０１）の反射率である。またδは
ビームが各界面に垂直に入射された場合次式にて表わさ
れる。

ｚｎｄ δ＝□　　　　　・・・・・　（２） λ ここで、λはビームの波長、ｎ、　ｄは第２の材料の屈
折率及び厚みである。第１式、第２式かられかる様に、
この場合、第１の界面の振幅反射率は、第２の材料の厚
みに依存する。

本願発明の場合、上記第１の材料は透明基板、第２の材
料は記録層、第３の材料は反射層に夫々相当する。

透明基板の屈折率をｎ１、記録層の屈折率及び吸光度を
ｎ、、に、、反射層の屈折率及び吸光度をｎ２．ｋｌｌ
とすると、前記第１及び第２の界面の反射率ｒｌ、ｒ、
は次式によって求められることが知られている。

ｒ＋＝ｌｒ＋ｌｅ”’・−・（３）　　　ｒｔ＝ｌｒｔ
ｌｅ”’−・（４）ここで、１ｒｉ、ｌｒ２：、δ５．
δ２は次式にて表わされる。

ところが、ビームが記録層を透過する際に、このビーム
に位相の変化と振幅の減衰が生じる。

従って、記録層の厚み分に相当する位相の変化と振幅の
減衰を考慮して第２の界面の振幅反射率を決定する必要
がある。斯がる点を考慮して第４式を変更すると、第２
の界面の振幅反射率乙として次式が得られる。

ｒ　１＝ｒ、ｅ−１ｖ　、　ｅ−１ｒ　ｄ　ｋ　ｌΔ　
　１．＝　　（９）ｘｄｎ１ ａ　　　　　　””’　　　００） 以上、第１式〜第１０式をまとめると、第１の界面の振
幅反射率は次の様に表わされる。

・・・・・　（１１） 第１の界面の反射率は斯かる振幅反射率の２乗に相当す
ることが知られているから、結局第１の界面の反射率は
次式によって求められる。

−’／　　　　− 当該第１２式で表わされる反射率Ｒは、膜厚ｄが変化す
ると、第３図のグラフで示される様に周期的に変化し、 のどころで極小となり、 λ ｄ　　２　＝　　　　　　　　Ｉ　（ｍ＋１　）ｒ＋δ
１＋δ＋ｌ　　　　　　　　　　（１４）４πｎ１ のどころで極大となる。

本発明では、記録層の厚Ａｄを ｄ、＜ｄ≦ｄ２ を満足する様に設定することにより、記録において記録
層の厚みが小さくなった際に、この記録部分の反射率を
非記録部分の反射率に比べ小さくできる。又、記録層の
厚みｄをｄ　””　ｄ　ｔすると媒体の反射率を大きく
できる。

（へ）実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。本実施例で
は、ｎ＋＝４．５．　　ｋ＋＝０．２の光学定数（複数
屈折率）を有するシアニン系色素をスピンコード法によ
りｎ０＝１．５のポリカーボネート基板上に形成し、更
にこの色素層上にｎ　、＝Ｑ、１７．　ｋ　。

＝　４．８４の光学定数を有する銅を真空蒸着によって
膜圧１０００人にて形成し、前記第１図の構造を有する
ディスクを作製している。

この様にして作製されるディスクに対し、色素層の厚み
を種々変更して、この際のディスクの反射率を測定する
実験を行った。尚、実験において用いたレーザビームの
波長はλ＝　０．７８μｍである。この実験による反射
率の測定結果を第４図に示す。

同図に示されたグラフと前記論理式（１２）に係るグラ
フ（第３図）とを比較すると、両者は波形的に類似して
いる。又、測定結果を示す第４図のグラフに依れば、反
射率の極大値及び極小値に対応する色素層の厚みは、夫
々７２０人と２６０人であるが、当該実験における光学
定数を用いて前記論理式（１４）（１３）から反射率の
極大値及び極小値に対応する色素層の厚みを算出すると
、夫々７５０人及び３２０人となり、斯かる算出値は前
記測定値に略一致する。従って、色素層の厚みの変化に
応じたディスク反射率の変化の特性は、前記論理式（１
２）によって近似できることが確認された。

次に、上記測定によって求めた極大値付近の記録層の厚
みを有するディスクに対し、同一波長（λ＝　０．７８
μｍ）で強度レベルの異なるレーザビームを、スポット
径２μｍに絞って５００　ｎ５ｅｃ照射し、この際のデ
ィスクの反射率の変化を測定する実験を行った。同実験
による測定結果を第５図に示す。

同実験においては、レーザビームの強度が増大するにつ
れて色素層の溶融が進み、このため、色素層の光学的な
厚みが薄くなるものと推測される。先の実験によれば、
色素層の厚みが７２０人から減少すると、ディスクの反
射率は、２６０人付近で極少となった後、次第に大きく
なる傾向が認められるが、この傾向は、本実験による測
定結果を示す第５図の特性に一致する。又、同測定結果
による反射率の極小値は４６％程度であり、先の実験に
よる極小値と略一致する。本実験の測定結果において、
ディスクの反射率が最小となる８ｍｗのレーザビームを
ディスクに照射した際の色素層の光学的な厚みは２６０
人付近にあるものと推測される。

次に、上記と同じ条件において、色素層の厚みを１６０
０人に設定してレーザビーム強度変化に対するディスク
の反射率の変化を測定する実験を行った。尚、このとき
の厚み（＝　１６００人）は、前記第１４式においてｍ
＝３０とした時に算出される反射層の膜厚である。斯か
る実験による測定結果を第６図に示す。同測定結果にお
いても第３図と同様の特性が認められる。

この場合、反射率の極小値は、レーザビームの強度が２
０　ｍ　Ｗのときに得られ、先の実験における８ｍｗに
比べかなり大きくなっているが、これは、本実験におけ
る記録層の厚みが先の実験における記録層の厚みよりも
大きくなっており、このため本実験の方が記録層の熱容
量が大きく、なかなか温度が上らないためであると推定
される。

以上の実験から、ｍ＝３２にて求められる記録層の厚み
においても同様の特性が得られると推定される。然し乍
ら、ｍが大きくなるにつれて記録層の熱容量が増大し、
記録時のレーザパワーを増大させる必要があるため、記
録層の膜厚は、ｍをできるだけ小さくして設定する方が
好ましい。

尚、色素層の厚みは、前記第１３式、第１４式により求
められる厚みｄ、、ｄ、を用いて、ｄ。

〈ｄ≦ｄ２の範囲に設定すると良い。これは、この様に
設定することにより、記録時における色素層の厚みの減
小によって記録部分の反射率を低下させることができる
からである。然し乍ら、色素層の厚みをｄ、の近傍に設
定すると記録時に色素層の厚みが極小値よりも更に小さ
くなる場合があり、この場合には、記録部分の反射率が
非記録部分の反射率よりも大きくなってしまう不都合が
生じる。従って、色素層の厚みをｄ　１＜　ｄ≦ｄ２の
範囲に設定するとしても、できるだけｄ２近傍に設定す
る方が好ましい。又色素層の厚みをｄ！近傍に設定する
と、媒体の反射率を大きくできるので、この点において
も好都合である。

更に、色素層の記録部分の厚みは、ｄ１付近に設定され
る方が好ましく、従って、記録時のレーザビームの強度
を、記録部分の厚みがｄ１付近となる様に設定する方が
良い。

次に、色素層の屈折率を先の屈折率よりも小さく設定し
た場合の実験について説明する。この実験では、色素層
の屈折率ｎ１を１．＝２．Ｑとした。他の条件は第４図
の実験と同一として色素層の厚みを変化させた場合のデ
ィスクの反射率を測定する実験を行った。測定結果を第
７図に示す。

同図から、色素層の厚みを変化させてもディスクの反射
率に極大値及び極小値が生じないことが分る。

又、この実験で用いた色素層の厚み５００人、１０００
人、２１００人の３つのサンプルについてレーザビーム
の強度を変化させた際のディスク反射率を測定した。第
８図にその測定結果を示す。同図から、各サンプルにつ
いてレーザパワーを０〜１５ｍｗの間で変化させても反
射率の低下が得られないことが分る。

以上から、本実験において用いた様な屈折率の低い色素
材料は、その厚みが変化しても媒体の反射率が変化しな
いため、ディスク上における記録部分の反射ビームの強
度を非記録部分の反射ビームの強度に比べ、大きく変化
させ得ないことが確認できる。従って、記録層として用
いられる色素層の屈折率は、大きい方が良い。

以上の各実験結果を総括すると、記録層として用いられ
る色素材料の屈折率ｎ１は大きい方が良く、又この色素
層の厚みｄはｄ、＜ｄ≦ｄ、の範囲に設定される必要が
ある。又、この際、ディスクの反射率を大きくし、且つ
、記録部分の反射率を非記録部分の反射率に対し確実に
減少させるためには、前記厚みｄをｄ、の近傍に設定す
ると良い。

又、色素層の厚みはできるだけ薄い方がよい。

又記録部分の色素層の厚みは、ｄ１付近に設定されるの
が望ましく、これを実現するために記録時のレーザビー
ムの強度を設定すると良い。

又、上記実施例では、反射層として銅を用いたが、他の
金属を用いることも可能である。即ち、その吸光度が色
素の吸光度よりも十分大きく、且つその屈折率が色素の
屈折率より十分小さい金属なら、色素層と接触させると
その反射率が高くなるので使用可能である。その様な金
属としては銅の他に金、銀やこれらの合金等がある。

上記実施例で用いた構成の記録媒体は、ディスクの他に
テープ等にも利用できることは言うまでもない。

（ト）発明の効果 以上、本発明に依れば、未記録部分が高反射率を有し且
つ記録部分が低反射率を有する様な追記型光記録媒体を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は有機色素材料を記録層として用いた概存の追記
型ディスクの基本構成を示す図、第２図は同ディスクに
おいてピットが形成された状態を示す図、第３図は、論
理式（１２）をグラフ化した図、第４図、第５図、第６
図、第７図及び第８図は実験結果を示す図、第９図は、
本発明の詳細な説明するために用いた図である。 （１）・・・基板、（２）・・・色素層（記録層Ｌ（３
）・・・反射層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板と、該透明基板の上に形成された光透過
   性の記録層と、該記録層の上に形成された反射層とより
   なり、レーザビーム照射により記録層の厚みを変化させ
   て情報の記録がなされる光ディスクにおいて、前記記録
   層の未記録部分の厚みｄを ｄ＿１＜ｄ≦ｄ＿２ に設定することを特徴とする光記録媒体。 ただし、ｄ＿１、ｄ＿２は、透明基板の屈折率をｎ＿０
   、反射層の屈折率、吸光度をｎ＿１、ｋ＿１、反射層の
   屈折率、吸光度をｎ＿２、ｋ＿２、レーザビームの波長
   をλとした時、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、ｍはｄ＿１、ｄ＿２が正となる整数）である
   。