JPH0355893B2 - - Google Patents

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JPH0355893B2
JPH0355893B2 JP61278891A JP27889186A JPH0355893B2 JP H0355893 B2 JPH0355893 B2 JP H0355893B2 JP 61278891 A JP61278891 A JP 61278891A JP 27889186 A JP27889186 A JP 27889186A JP H0355893 B2 JPH0355893 B2 JP H0355893B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、基板及びその上に設けた記録層を
そなえる記録素子を記録すべき情報に従つて変調
したレーザ光で照射し、記録層の照射された場所
に光学的に読み出すことのできる構造変化を起こ
し、該変化を周囲との反射の差に基づいて基板を
介してレーザ光によつて読み出す光学式情報記録
方法に関する。
このような光学式記録に対して種々のシステム
が知られる。実際の応用に興味のあるシステム
は、いわゆるアブレーテイブシステム（ablative
system）である。このシステムにおいては、例
えば、Bi、TeSe合金又は染料の記録層が用いら
れ、該層中に光照射時に穴又はくぼみが形成され
る。穴又はくぼみは、穴又はくぼみとその周囲と
の間の反射の差に基づいて弱いレーザ光によつて
読み出される。
実際上の不利益点は、このようなアブレーテイ
ブ記録層上に空隙が存在しなければならないこと
である。実際には、２個のアブレーテイブ記録素
子を、記録層を互いに向かい合わせて、スペーサ
を用いて相互に連結させて記録層間に空気（又は
ガス）間隙をつくるようにする。したがつて、記
録層に保護被覆層、例えば、被覆ラツカー層を設
けることはできない。
光学式記録の第２のシステムは、相変化システ
ムである。このシステムに用いられる記録層は、
種々の他の元素、例えば、As、Sb、Ｓを添加し
うる半導体材料、有名なのはTeSe合金、の層で
ある。レーザ光を照射すると、照射された場所に
結晶層中に無定形の情報ビツトが生成されるかそ
の逆が起つて、構造変化が起こる。このシステム
は可逆であり、したがつて、例えば、レーザ光の
照射により無定形情報ビツトが再び結晶材料に転
化される。相変化システムは、なかんずく米国特
許第3530441号明細書から知られる。このシステ
ムの実際的応用のために、例えばTe−Se−Sb記
録層の場合では、出発材料は結晶層であり、この
中に無定形ビツトが可逆的に形成される。記録層
は支持板（基板）上にスパツタ方法によつて設け
られる。最初に無定形である記録層は、まず第一
に温度処理により結晶層に転化しなければならな
い。ここで、合成樹脂支持板（基板）を使用する
場合、問題が起こる。なぜなら、合成樹脂は、例
えば、120℃で１時間の温度処理に耐えることが
できない。記録層は、比較的高い結晶化温度を有
さねばならない。なぜなら、そうでないと該層の
安定性がじゆうぶんでなく、したがつて記録素子
の安定性が制限される。低い複屈折のためにそれ
自体記録素子に用いるのに極めて適する合成樹脂
ポリメタクリル酸メチル（PMMA）は、温度処
理により変形及び劣化される。合成樹脂ポリカー
ボネートは、温度処理の結果として大き過ぎる複
屈折を得る。この結果、記録層中に記録された情
報は、もはや読み出すことができない。橋かけ結
合した合成樹脂、例えば、光により橋かけ結合さ
れたアクリル酸エステル樹脂も上記温度処理に耐
えることができない。温度処理は、極めて臨界的
な方法である。
読み出しは、透明な基板プレートを介して記録
層上に焦点を合わせた読み出しレーザ光の反射の
差に基づいて行われることに注目するべきであ
る。上記不利益点では、温度処理を用いないで無
定形層から出発してその中に結晶情報ビツトを放
射の照射により生成させることによりおそらく避
けられるであろう。しかし、この局部的結晶化
は、遅い過程である。上記米国特許第3530441号
明細書の第１欄、第60〜65行に、１〜100ミリ秒
又はそれより大きいパルス持続期間が無定形材料
を局部的に結晶材料に転化すると述べる。
この発明の重要な目的は、多くとも200ns（ナノ
秒）の記録パルス時間を実現することである。
この発明の他の重要な目的は、記録層を合成樹
脂基板上に設け、かつ脈動レーザ光を照射した結
果として合成樹脂の損傷又は変形が起こらない方
法を提供することである。
更に他の目的は、記録された２進情報ビツトが
数マイクロメータの最大寸法を有する高情報密度
を提供することである。
別の目的は、記録された情報を極めて長い期間
保存しうる、すなわちそれが貯蔵中劣化しない方
法を提供することである。
更に他の目的は、記録された情報を高い信号対
雑音比で光学的に読み出すことである。
この発明に従つて、これらの目的は、合成樹脂
基板上に150nｍの最大厚さで設けた、組成 〔Rx−Sb1-x〕yQ1-y （式１） （式中のＲはGa及びInより成る群の中から選ば
れ、 ＱはSe及びTeより成る群の中から選ばれ、 ｘ＝0.46〜0.54 ｙ＝0.94〜1.00である。） 又はそれらの混合物を有する無定形記録層を記
録すべき２進（デイジタル）情報に従つて脈動さ
せた750〜900nｍの波長を有する赤外レーザ光で
多くとも200nsのパルス時間で照射して、無定形
層中の照射された場所に数マイクロメータの最大
寸法を有する結晶領域（ビツト）を生成させるこ
とを特徴とする冒頭に述べた型の方法によつて達
成される。
上記無定形記録層は、スパツタ方法又は蒸着方
法によつて合成樹脂基板上に設けられる。スパツ
タ又は蒸着された層は、無定形である。合成樹脂
基板は、例えば、ポリメタクリル酸メチル又はポ
リカーボネートの合成樹脂基板である。基板は、
ほかに、例えば、ガラスで製造し、合成樹脂層で
被覆することができ、次いでその上に記録層を設
ける。このような合成樹脂層は、例えば、紫外線
で硬化さえる単量体組成物、例えば、モノ、ジ、
トリ及び／又はテトラ−アクリラートの混合物の
層である。螺旋状溝を合成樹脂基板に設けること
ができる。この結果、薄い記録層も溝を有する。
溝は、レーザ光線の制御に役立つ。溝、サーボト
ラツクともいう、は交互に高レベルと低レベルに
位置し、かつ光学的に読み出し可能な情報（サー
ボ）領域の形でサーボデータを有することができ
る。記録層の適当な層厚さは、60〜150nｍであ
る。適当なパルス時間は、例えば、20〜100nsで
ある。記録時得られる結晶情報領域（ビツト）
は、円形で、例えば1μｍを直径をしうる。ほか
に、約0.5〜3μｍで変化する縦の寸法を有する細
長いビツトを形成することもできる。この結果、
２進、EFM変調情報の光学式記録が可能である。
記録層は、この層の表面上に直接保護層、例え
ばアクリル酸エステルの放射硬化、例えば紫外線
硬化、ラツカーの保護層を設けることにより機械
的及び／又は化学的攻撃から簡単な仕方で保護す
ることができる。
上記式１において、ｘの値は、特に重要なパラ
メータである。
ｘの異なる値、例えば、いつそう低い値を選ぶ
場合、レーザ光を照射する場合役割を演ずる他の
減少が始まる。
説明のために、特開昭60−177446号公報を参考
としてあげる。この文献では、一般式（In1-x
sbx）1-xMyの記録材料群が記載される。式中で Ｍ＝Au，Ag，Cu，Pb，Pt，AI，Si，Ge，Ga，
Sn，Te，Se，Biｘ ＝55〜80重量％ ｙ＝０〜20重量％である。
この材料の照射後、準安定相、π相という、か
InSb及びSbの混合相かのいずれかが放射場所に
冷却速度に応じて生成される。π相は、加熱によ
り混合相に変えることができる。混合相とπ−相
との間に変換される光学式記録のこの型は、その
不利益点として混合相の変換に２成分が含まれる
ということがある。この結果、上記公開公報によ
れば、繰り返し記録及び消去が可能であるけれど
も、消去及び記録回数が制限される。これは安定
性の問題であつて、この問題は実際の使用に対し
許容しうるものでなく、また魅力的でもない。他
の不利益点は、混合相のπ−相への変化の速度が
制限されるということである。なぜかといえば、
転化が起こる前に２成分InSb及びSbが互いに良
い割合で存在しなければならないからである。別
の不利益点は、比較的低い信号対雑音比であり、
これはビデオ記録を可能にしない。
この発明に従う方法の好ましい例において、Ｒ
及びｙが上記意味を有し、Ｑが元素テルルであ
り、かつｘ＝0.48〜0.52である式１の無定形記録
層が用いられる。
特に、式GaxSb1-x、式中ｘ＝0.48〜0.52で表さ
れる記録層で極めて良好な結果が得られる。
特に、これらの有利な例においては、極めて高
い信号対雑音比が達成される。例えば、式 （InxSb1-x）95Te5及び（GaxSb1-x）95Te5の層は、
1.25ｍ／ｓの線形速度で測定して60dBのCNR
（CN比）、700KHzのパルス周波数及び10KHzの帯
域幅を生ずる。ｘ＝0.48〜0.52であるGaxSb1-xの
記録層で62dBのCNRさえ到達された。これらの
高いCNR値は、極めて高品質のビデオ情報を記
録し読み出すことを可能にする。
この発明に従つて、Ｒ／Sb比は、式１に示す
ように50−50％に近く、すなわち46と54％の間に
なければならない。上記の小さな限界内でのこの
50−50比からの小さな差は、利点を与える。0.46
より低いか0.54より高いｘ値では、結晶化速度が
著しく減少される。また、記録された情報の品質
も劣るようになる。Ｑの含有量も明らかに重要で
ある。Ｑ含有量が６％を越えると（ｙ＜0.94）、
結晶化速度が相当減少される。更に、この結果、
照射された無定形領域では完全な結晶化が起こら
ず、これはいわゆるビツトの定義及び信号対雑音
比に対し有害である。
式InxSb1-x又はGaxSb1-xの記録材料は、分子の
原子間に共有結合を有する化合物である。この物
質は、大きな融解熱及び比較的高い融点を有す
る。前記物質を使用する場合、結晶領域（ビツ
ト）を無定形記録層中に15nsより小さいパルス時
間を有する脈動レーザ光によつて形成することが
できる。
無定形記録層及びその中に形成された結晶領域
（ビツト）は、極めて安定である。例えば、この
発明に従う方法に用いられる記録素子を65℃の温
度及び90％の相対湿度で1000時間貯蔵した耐候試
験において、記録層の無定形部でも結晶領域（ビ
ツト）でも変化が起こらないことを確かめた。こ
の発明に従う方法で用いられる記録素子の安定性
は、優れていると認定することができる。少なく
とも10年の寿命を保証することができる。
画像を無定形フイルム上に記録する方法が米国
特許第3718844号明細書に開示されていることが
注目される。この方法において、無定形フイルム
は、記録すべき画像又はパターンに従つて制御さ
れたエネルギービーム、例えば電子ビーム又はレ
ーザビームによつて加熱される。記録材料は、例
えば、0.3〜2.0μｍの層厚さを有するSi、Ge又は
SiCである。結晶材料が加熱場所に生成される。
加熱場所に結晶及び無定形材料の混合物を生成さ
せることにより、灰色の色合い（grey shade）
が可能である。このような画像記録における無定
形材料の加熱時間又は処理時間は、比較的長く、
少なくともミリ秒の大きさである。前記加熱の結
果、合成樹脂基板は劣化し、変形し又は大きさ複
屈折を得る。これは、この画像記録において、例
えば、比較的極めて大きな寸法を用いる透明写真
画像の形の場合、重要な役割を演じない。更に、
第３欄第31〜47行の例に従つてサフアイア基板が
用いられる。前記米国特許明細書に記載される方
法と対照的に、この発明の方法に従えば、２進
（デイジタル）記録が実現される。これは、極め
て短いパルス時間の脈動レーザー光によつて式１
の組成を有する比較的薄い層に与えられた極めて
小さい情報ビツトの生成に関係する。情報ビツト
の生成の間の温度は、比較的高い。ビツトはレー
ザ光を用いて読み出すことができ、高い信号対雑
音比が達成される。
好ましくは、この発明に従う方法で用いるレー
ザ光パルスは1nJの最大エネルギー含量を有し、
照射場所の温度は、結晶記録材料の動的結晶化温
度と融点の間にある。
適当なパルスエネルギーは、例えば、0.3nJで
ある。動的結晶化温度とは、完全な結晶化が多く
とも200nsの時間内に起こる、無定形記録材料の
温度である。被照射領域は、例えば、1000〜1200
℃の温度にパルスあたり0.3nJで到達することを
確かめた。この局部的に極めて高い温度で合成樹
脂の劣化又は変形が起こらないことが注目され
る。
また、この発明は、上記方法に用いるのに好適
な光学式記録素子に関し、該光学式記録素子は、
記録素子が合成樹脂基板又は合成樹脂の被覆層を
備える基板をそなえ、記録層が合成樹脂基板上に
150nｍの最大厚さで設けられ、該記録層が式 〔Rx−Sb1-x〕yQ1-y （式中のＲはGa及びInより成る群の中から選ば
れ、 ＱはSe及びTeより成る群の中から選ばれ、 ｘ＝0.46〜0.54 ｙ＝0.94〜1.00である。） を満足する記録材料又はそれらの混合物を含んで
成ることを特徴とする。
次に、第１図に示す例によつてこの発明を説明
する。
例 30cmの直径を有するガラスの基板１（第１図参
照）の一方の側にアクリル酸エステルに基づく紫
外線硬化単量体の層２を設ける。溝３（サーボト
ラツク）を前記合成樹脂に設けた。GaxSb1-x（ｘ
＝0.48〜0.52）の120nｍ厚さの記録層４を合成樹
脂層上にスパツタ方法によつて設ける。この無定
形記録層を合成樹脂被覆ラツカー５で10μｍの厚
さに被覆する。情報の光学記録はデイスクを４Hz
の周波数で回転させ、70mmの半径でデイスクを支
持板を介して記録層上に焦点を合わせた脈動レー
ザ光で照射することにより行う。パルス周波数
は、800KHzである。パルス時間は、60nsである。
レーザの電力は、２ｍＷから15ｍＷまで変えてパ
ルスエネルギーが約0.1から0.9nJまで変わるよう
にする。約1μｍの直径を有する結晶ビツト６が
照射場所につくられる。ビツトは、結晶ビツトと
無定形の周囲との間の反射の差に基づいて弱い連
続レーザ光によつて読み出される。信号対雑音比
は、10KHz帯域幅で測定された。
記録層に無定形部分及びその中に生成された結
晶ビツトの両方が極めて安定である。これは、光
学式記録素子が少なくとも10年の寿命を有するこ
とを意味する。前述の方法は、いわゆる「１回書
込み」光学式記録である。原則として、結晶ビツ
トを再び無定形材料に転化して記録された情報を
消去する可逆方法が可能であるけれども、この発
明に従う方法は、極めて安定な結晶ビツトを提供
するので、無定形出発材料への戻しが有意義であ
るとは考えられない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明に従う光学式記録素子の断
面図である。 １……基板、２……紫外線硬化単量体層、３…
…溝、４……記録層、５……合成樹脂被覆ラツカ
ー、６……結晶ビツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 基板及びその上に設けた記録層をそなえる記
    録素子を記録すべき情報に従つて変調したレーザ
    ー光で照射し、記録層の照射された場所に光学的
    に読み出すことのできる構造変化を起こし、該変
    化を周囲との反射の差に基づいて基板を介してレ
    ーザ光によつて読み出す光学式情報記録方法にお
    いて、合成樹脂基板上に150nｍの最大厚さで設
    けた、組成 〔Rx−Sb1-x〕yQ1-y （式１） （式中のＲはGa及びInより成る群の中から選ば
    れ、 ＱはSe及びTeより成る群の中から選ばれ、 ｘ＝0.46〜0.54 ｙ＝0.94〜1.00である。） 又はそれらの混合物を有する無定形記録層を記録
    すべき２進（デイジタル）情報に従つて脈動させ
    た750〜900nｍの波長を有する赤外レーザ光で多
    くとも200nsのパルス時間で照射して、無定形層
    中の照射された場所に数マイクロメータの最大寸
    法を有する結晶領域（ビツト）を生成させること
    を特徴とする光学式情報記録方法。 ２ 式１においてＲ及びｙが特許請求の範囲第１
    項記載の意味を有し、Ｑが元素テルルであり、ｘ
    ＝0.48〜0.52である式１の無定形記録層を用いる
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 式 GaxSb1-x （式中 ｘ＝0.48〜0.52） の無定形層を用いる特許請求の範囲第１項記載の
    方法。 ４ 基板及びその上に設けた記録層をそなえる記
    録素子を記録すべき情報に従つて変調したレーザ
    光で照射し、記録層の照射された場所に光学的に
    読み出すことのできる構造変化を起こし、該変化
    を周囲との反射の差に基づいて基板を介してレー
    ザ光によつて読み出す光学式情報記録方法に用い
    るのに適する光学式記録素子において、該記録素
    子が合成樹脂基板又は合成樹脂の被覆層をそなえ
    る基板をそなえ、記録層が合成樹脂基板状に
    150nｍの最大厚さで設けられ、該記録層が式 〔Rx−Sb1-x〕yQ1-y （式中のＲはGa及びInより成る群の中から選ば
    れ、 ＱはSe及びTeより成る群の中から選ばれ、 ｘ＝0.46〜0.54 ｙ＝0.94〜1.00である。） を満足する記録材料又はそれらの混合物を含んで
    成ることを特徴とする光学式情報記録方法に用い
    る光学記録素子。 ５ 式においてＲ及びｙが特許請求の範囲第４項
    記載の意味を有し、Ｑが元素テルルであり、ｘ＝
    0.48〜0.52である式の無定形記録層を用いる特許
    請求の範囲第４項記載の光学式記録素子。 ６ 式 GaxSb1-x （式中 ｘ＝0.48〜0.52） の無定形層を用いる特許請求の範囲第４項記載の
    光学式記録素子。
JP61278891A 1985-11-25 1986-11-25 光学式情報記録方法及びこの方法に用いる光学式記録素子 Granted JPS62143241A (ja)

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