JPH05242531A

JPH05242531A - 光記録担体

Info

Publication number: JPH05242531A
Application number: JP4329453A
Authority: JP
Inventors: James H Coombs; ハワードコーブスジェームス; Antonius H M Holtslag; ヘンドリカスマリアホルトスラグアントニウス; Es-Spiekman Wilma Van; ファンエス−スピークマンウィルマ
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1993-09-21
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: CN1082223C; DE69223224T2; DE69223224D1; CN1073270A; JP3236374B2

Abstract

(57)【要約】【構成】基板１と積層体３を具えた光記録担体。積層
体３は反射層４と、干渉層５と、記録層６とを具え、反
射層４が記録担体の入射面２に面する。入射光ビームが
記録層に入射する前に最初に反射層に入射する。【効果】この積層体の構造によれば、記録層の書込部
分と非書込部分との間の高いコントラスト及び／又は記
録担体の高い反射率を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録層、干渉層及び反
射層をこの順序に具える積層体を基板上に具えた記録担
体であって、その入射面に入射する光ビームにより情報
が書込まれ読取られる光記録担体に関するものである。
ここで干渉層とは光干渉作用を生じさせる層である。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（ＣＤ）、コンパク
トディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）及びレ
ーザビジョン（ＬＶ）のような多くの既知の光記録担体
は製造業者により情報が予め設けられ、ユーザはこれを
再生することができるだけである。特別の書込／読取装
置において書込むことができると共に上述した書込不可
（再生専用）記録担体を読取る再生専用の読取装置で読
取ることもできる書込可能記録担体が多くの場所で必要
とされている。例えばオーディオ又はディジタルデータ
形態の情報を少数の顧客に配布する必要がある（この場
合には通常のＣＤ又はＣＤ−ＲＯＭでは費用がかかりす
ぎる）。しかし、このためには書込可能記録担体は再生
専用記録担体と同一の標準規格要件を満たす必要があ
り、ＣＤに対しては７０％以上の初期反射率と６０％の
コントラストを有する必要がある。初期反射率とは記録
担体の非書込部分の反射率であり、コントラストとは非
書込部分と書込部分の反射率の差を初期反射率で割った
値である。これらの要件を満たす書込可能記録担体を製
造するのは困難であることが判明した。これは、特に記
録層に相変化材料と称されている材料を用いる場合にそ
うである。これら材料は結晶層がレーザビームの照射に
より変化すると共に反射率が変化する。既知の相変化材
料は反射率が小さすぎてＣＤとコンパチブルな記録担体
に何の困難もなしに使用することはできない。

【０００３】頭書に記載したタイプの記録担体はＥＰ−
Ａ０３５２１０５号から既知である。この書込可能記録
担体は一方の面が入射面である基板を具え、反対側面上
に最初に記録層、次に干渉層及び最後に反射層を具えて
いる。基板を経て入射する光ビームは最初に記録層に、
次いで干渉層に、最後に反射層に入射する。換言すれ
ば、この積層体の記録層が入射面に面している。この積
層体はこれら層の干渉作用により記録担体の初期反射率
並びにコントラストを増大する。この特許出願に記載さ
れている記録担体の好適実施例は相変化材料InSbの記録
層を有し、この記録担体は非書込部分及び書込部分に対
しそれぞれ７２％及び３８％の反射率を有し、従って４
７％のコントラストを有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この既知の記録担体の
欠点は、前記積層体の構造は極く少数の記録材料につい
てしか反射率及びコントラストの相応な増大を生じない
点にある。良好な書込又は消去特性を有する他の記録材
料はこの積層体の構造では所望の高い反射率及び高いコ
ントラストを生じない。コントラストの増大は記録担体
を工業標準規格要件を満たすものとするのに望ましいば
かりでなく高い信号対雑音比を得て記録担体を一層良好
に読取り得るものとするのに望ましい。

【０００５】本発明の目的は、多数の記録材料を使用し
得ると共に十分に高い反射率及び十分に高いコントラス
トを有する頭書に記載したタイプの記録担体を提供する
ことにある。本発明は２種類の新規な記録担体を提供す
る。各々には特定の実施例がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の種類の記
録担体は、積層体の反射層が入射面に面し、該反射層が
金属又は金属合金から成ることを特徴とする。入射光が
最初に反射層に、次いで干渉層を経て記録層に入射する
場合、その実施に応じて既知の記録担体より高い反射率
及び／又はコントラストの記録担体を達成することがで
きる。

【０００７】この記録担体の一実施例では、反射層の透
過率が0.2 より大きいことを特徴とし、この記録担体は
一層高いコントラストを有する。

【０００８】この記録担体の他の実施例では、金属反射
層を無機誘電体材料の下地層上に形成することを特徴と
する。この下地層により極めて薄い金属反射層を一定の
厚さに成長させることができる。

【０００９】第２の種類の本発明記録担体は、積層体の
反射層が入射面に面し、該反射層が少なくとも３つの誘
電体層から成ることを特徴とする。この積層体の構造
は、反射層が光を吸収しないため高い反射率と高いコン
トラストを同時に提供する。

【００１０】両種類の記録担体の好適例では、記録層
の、干渉層と反対側の表面上に追加の干渉層と追加の反
射層を設けたことを特徴とする。これら層の付加により
反射率とコントラストの両方が更に増大する。

【００１１】前記追加の反射層は金属層としてこの反射
層を通過する光量を最低にし、その結果として読取りに
最大量の光を使用し得るようにすると共に、記録担体が
最大の反射率を有するようにするのが好ましい。このよ
うな単反射層は容易に設けることができる。

【００１２】本発明の積層体構造は、相変化材料の記録
層を具えた、高い反射率及び高いコントラストを有する
記録担体を実現するのに極めて好適である。

【００１３】この材料はGe及びTeの化合物とするのが好
ましい。この材料の利点は満足な書込み特性と高い反射
率及び高いコントラストを有する点にある。

【００１４】反射層にTa₂O₅を使用すると、反射層をス
パッタリングにより高速に、低コストで設けることがで
き、またこの材料は高い屈折率を有すると共に低い熱伝
導率を有する利点が得られる。最後に述べた特性は記録
層に情報を書込むのに必要とされるパワーを低くする。

【００１５】記録担体の入射面上に反射防止膜を設ける
と、入射面において反射損が最早生じなくなる。この結
果、その積層体を反射防止膜のない記録担体の場合より
低い反射率を有するものとしても、この記録担体は全体
として所望の反射率を有するものとすることが可能にな
る。このように積層体の反射率を低くしてもよいこと
は、記録層として、これまで使用することができないと
考えられていた、満足に書込むことができる低反射率の
相変化材料の使用を可能にする。

【００１６】

【実施例】図面につき本発明を説明する。図１は本発明
による第１種類の光記録担体の断面図を示す。この記録
担体は基板１を具え、この基板は例えばプラスチック又
はガラスのシートから成るものとし得る。例えば米国特
許第３３７６８４２号に記載されているような記録担体
の書込及び／又は読取用光走査装置で発生される光ビー
ムがこの記録担体の入射面２を経て基板１に入射する。
このビームは図１に矢印Ｐで略図示してある。反射層
４、透明干渉層５及び記録層６を具える積層体３を基板
の、入射面と反対側の表面上に設ける。この積層体の表
面は保護層７で被覆することができ、この保護層は有機
材料から成るものとすることができる。情報は、周囲部
分から光学的に識別し得る情報区域の形で記録層に記録
される。これら情報区域は、例えば周囲と異なる屈折率
又は異なる反射率を有するものとすることができる。

【００１７】反射層４は入射光の一部分を反射する。こ
の反射層の反射率により、記録担体全体の反射率が相当
程度まで決まる。反射層を通過した光は干渉層５を経て
記録層６に入射する。干渉層５、記録層６及び保護層７
間の界面で反射された光はこれら層の厚さ及び屈折率に
応じて強め合うか、弱め合う。記録層で反射された光の
一部分は干渉５及び反射層４間の界面で記録層へ反射さ
れて戻る。次いでこの光は反射層を通過した光と干渉す
る。この二重干渉により、読取るべき情報区域により生
じる光学効果の増幅率が決まる。積層体３内のこれら層
の厚さ及び屈折率を適切に選択することにより、記録担
体全体の反射率並びに情報区域の光学コントラストを所
望の値にすることができる。また、情報区域のコントラ
ストを逆にすることもでき、即ち層４，５のような隣接
層のない記録層の情報区域がその周囲より低い反射率を
有する場合に、これら隣接層を設けることにより情報区
域の反射率をその周囲に対し増大させることがてきる。
このようなコントラストの逆転は、所定の標準システム
の要件を満足し得ないためにこれまで使用されなかった
材料を記録層に使用することを可能ならしめる。

【００１８】本発明による積層体は記録層が相変化材料
である書込可能記録担体に好適に使用し得る。このよう
な材料におていは結晶相を光ビームで加熱し次いで冷却
することにより変化させることができる。例えば、結晶
質層から非晶質層に、又はその逆に変化させることがで
きる。両相の異なる光学特性により相変化した区域を光
ビームで検出することができる。相変化材料を具える本
発明による積層体の利点を以下に記録材料として特に好
適なGeTe合金を用いる記録担体について明らかにする。

【００１９】第１の実施例では未記録GeTe記録層６は非
晶質状態であり、光ビームで書込むとその部分が結晶質
状態になるものとする。この記録層の厚さは結晶質状態
において高い反射率と高いコントラストが得られる最適
厚さにする。基板上に直接設けられたこのような記録層
の非晶質状態及び結晶質状態の反射率はそれぞれ２８％
及び５６％である。GeTe記録層は、前記ＥＰ−Ａ０３５
２１０５号から既知の、Ta₂O₅干渉層及びAu反射層を具
える積層体内に埋設することができる。この積層体の金
反射層は１００ｎｍの厚さを有し、光をとおさいない。
これら層の厚さを最適にすると反射率は２６％及び５８
％になる。これら層を最適化するとき、光が平行ビーム
でなく集束ビームになるよう最適化すべきである。この
ような最適化は特願平２−１５８９３２号から既知であ
る。

【００２０】本発明ではGeTe記録層を既知の積層体と逆
の順序に埋設する。最適化後における図１に示す本発明
積層体は１９ｎｍの厚さを有するAu反射層４、１８４ｎ
ｍの厚さを有するTa₂O₅干渉層及び２３ｎｍの厚さを有
する記録層６を有する。この場合、記録担体の反射率は
非晶質区域及び結晶質区域においてそれぞれ２８％及び
７１％である。この記録担体は、積層体の簡単な構造に
もかかわらず、ＣＤメディアに課される前述した厳しい
要件を満足する。

【００２１】本発明による積層体を具える記録担体にお
いてその反射層がこの記録担体の光学特性に及ぼす効果
を図２に示す。この図は記録担体の反射率Ｒを金反射層
の厚さｄの関数として示すものである。この記録担体は
次の構造：基板、金反射層、記録担体の反射率が最大に
なる厚さを有するTa₂O₅干渉層及び２１nm厚のGeTe記録
層を有する。この図の上側曲線ｃは記録層が結晶質状態
の記録担体の反射率を示し、下側曲線ａは記録層が非晶
質状態の記録担体の反射率を示す。金反射層の厚さが小
さい間は結晶質状態の反射率が増大するが、非晶質状態
の反射率は一定のままである。これはコントラストの増
大を生ずる。金反射層の厚さが約２５nmより大きくなる
と、非晶質状態の反射率も増大し始め、両状態における
記録担体の反射率が高くなり、コントラストが小さくな
る。このコントラストの減少は、反射層の厚さを増大す
るとこの層の透過率が減少することにより生ずる。即
ち、少量の入射光が記録層に入射することになり、小コ
ントラストが生ずる。この記録担体が高いコントラスト
を必要とする場合には、反射層の透過率を約２０％に維
持するのが好ましい。ただし、この透過率は基板と厚い
干渉層との間に設けられた反射層について測定されるも
のとする。反射層の高い透過率は、反射金属層を薄くす
る必要があることを意味する。このことは、この層の熱
伝導率が大きくなりすぎない利点ももたらす。低い熱伝
導の場合、米国特許第４９８４２３１号から既知のよう
に、記録層に供給された熱が急速に消散されないため、
書込中に記録層を十分加熱するのに低いパワーの光ビー
ムで十分となる。

【００２２】記録層を通過した光を再び反射させること
により記録担体のコントラスト及び反射率を更に増大さ
せることができる。この追加の反射がないと記録層を通
過した光は失われてしまう。図３はこれを実現した記録
担体を示す。基板１から見て、積層体３は反射層４、干
渉層５、記録層６、追加の干渉層８及び追加の反射層９
を具える。光は入射面２から記録担体に入射する。層８
及び９は記録層６を通過した光を反射する。これら２つ
の層の付加は、反射率の増大に加えて、積層体の設計の
自由度の増大をもたらし、例えば積層体の熱特性を最適
にすることもできる。これら２つの追加の層が記録担体
の反射率に及ぼす効果を、非書込状態において非晶質で
あるGeTe記録層を有する記録担体の第２実施例について
説明する。図１に示す積層体内に組み込まれ、非晶質状
態において高い反射率及び高いコントラストが得られる
ように最適化されたこのような記録層は非晶質状態及び
結晶質状態においてそれぞれ６５％及び２７％の記録担
体反射率を発生する。追加の干渉層８及び反射層９を設
けると、最適化後の積層体は次の構造：１８ｎｍ Au 反
射層、１５０ｎｍ Ta₂O₅干渉層５、２０ｎｍ GeTe 記録
層、１８５ｎｍ Ta₂O₅干渉層８及び１００ｎｍ Au 反射
層９を有する。この構造では非晶質状態及び結晶質状態
の記録担体反射率はそれぞれ７０％及び１２％になる。
本例では追加の反射層として反射率の高い金を用いる。
このような良熱伝導性の層が記録層に対し大きすぎる熱
負荷を構成する場合には、低熱伝導性の金属合金又は誘
電体反射層を追加の反射層に使用することができる。熱
負荷は一以上の干渉層を全部又は部分的に有機材料で製
造することにより低い熱伝導率を与えることによって減
少させることもできる。

【００２３】本発明の第２種類の記録担体を図４に示
す。この記録担体では図１の金属反射層４が図４に１
０，１１及び１２で示す３つの誘電体層を具える誘電体
反射層と置き換えられている。これら３つの誘電体層の
各々は光ビームの波長の約１／４の光学厚さを有する。
本例でも記録層６に相変化材料GeTeを使用することがで
きる。第３の実施例では積層体３を、GeTeの非晶質状態
において高い反射率が得られると共に最大のコントラス
トが得られるよう最適化する。この場合積層体３は次の
構造：９５ｎｍ Ta₂O₅誘電体層１０、１４１ｎｍ SiO₂
誘電体層１１、９５ｎｍ Ta₂O₅誘電体層１２、５０ｎｍ
SiO₂干渉層５、２０ｎｍ GeTe 記録層６及び１９０ｎ
ｍ Ta₂O₅誘電体層８を有する。保護膜７は本例では追加
の反射層としても作用する。誘電体層８は層６及び８間
の界面における屈折率の変化を所望の変化にし、保護膜
７は記録層層の書込み中における過熱を保護する。この
記録担体の反射率は非晶質状態で６７％、結晶質状態で
２８％であることが測定された。誘電体反射層は金属反
射層より低い熱伝導率を有するため、記録層６を書込む
のに小パワーで十分になる。誘電体反射層が３つの層を
具える場合、図１に示す金属反射層４を具える記録担体
と同一の反射率及びコントラストを達成することができ
る。

【００２４】射出成形プラスチック基板を使用する場合
には、光ビームをトラッキングするための、例えばピッ
ト又はドット形態の情報を基板の積層体側の表面に設け
ることができる。基板がガラス製の場合には、この情報
は基板と積層体との間のラッカ層に一層簡単に設けるこ
とができる。このようなラッカ層は基板とほぼ同一の屈
折率を有するものとして、積層体をラッカ層の存在のた
めに変更する必要が本質的にないようにするのが好まし
い。ラッカ層は、積層体が誘電体反射層を有する場合で
も、積層体の一部を構成しないこと明らかである。これ
は、ラッカ層は常に低い屈折率を有し、誘電体反射層の
第１層は常に高い屈折率を有するためである。

【００２５】基板上に薄い金属層を成長させる場合、多
くの金属、特に金は成長プロセスの開始時に小さな島に
なる傾向があるため必ずしも均一な厚さの層が得られな
い。このような厚さの不均一は薄い金属層を前記ラッカ
層上に成長させる場合に特に大きくなる。この傾向は金
属層を無機誘電体材料から成る下地層上に成長させるこ
とにより抑えることができる。この材料としては酸化
物、窒化物又は硫化物、例えばTa₂O₅、AlN 、SiO₂又は
ZnS が好ましい。図６は下地層を有する記録担体の実施
例を示す。基板１はトラッキング情報がエンボス加工さ
れたラッカ層１３を有し、このラッカ層上の積層体が下
地層１４、金属反射層４、干渉層５、記録層６及び保護
膜７を含んでいる。この下地層はラッカ層のない記録担
体にも用いることができる。この下地層は、その屈折率
及び厚さを適切な値に選択することにより記録担体の特
定の反射率を得るのに用いることができると共に、金属
反射層を不活性層で封止して、基板から拡散される汚染
物により生ずる金属反射層の劣化を防止するという他の
利点ももたらす。

【００２６】上述した第１〜第３の実施例では、光ビー
ムの入射面２は基板１の積層体３と反対側の表面であ
る。光ビームは最初に基板に通さないで直接積層体に入
射させることもできること勿論である。このような記録
担体（図５に示す）の入射面２は反射層４の上側表面で
ある。この記録担体の積層体内の層の順序は図１，３及
び４に示す記録担体の積層体と逆の順序である。

【００２７】入射面２は入射光の一部と出射光の一部を
反射する。ガラス又はプラスチックの基板を使用する
と、集束光ビームの約８％の光が失われる。入射面上に
反射防止膜を被覆するとこの損失が１％以下に減少す
る。この場合、一層多量の光が書込みに利用されると共
に一層多量の光が読取り中に出力される。この結果、反
射防止膜を有する記録担体の積層体３は、記録担体に同
一の反射率要件を満足させる場合に、反射防止膜のない
記録担体の積層体より低い反射率にすることができる。
GeTeの記録層を具える図４の構造の記録担体に反射防止
膜を設ければ、この記録担体の反射率はＣＤの要件を満
足するものとなる。

【００２８】上述した種々の例では種々の誘電体層をTa
₂O₅で形成している。これら層の上記の利点は全ての光
記録担体、特に記録層の書込みに熱を必要とするものに
おいて達成することができる。

【００２９】図示の実施例では相変化材料としてGeTeを
用いているが、GeTeと例えばSbとの合金又はIn, Se, Sn
及び／又はGaの合金のような他の相変化材料を本発明記
録担体に使用することができる。原理的には、本発明は
書込時に屈折率が変化する記録材料を具える記録担体に
も使用することができる。これら材料は染料又は金属合
金のような一度書込可能材料及び再書込可能材料とする
ことができる。本発明は光ビームにより書込み及び読取
られる磁気材料の記録層を具える光磁気記録担体に用い
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１種類の記録担体の断面図である。

【図２】図１の記録担体の反射率を反射層の厚さの関数
として示すグラフである。

【図３】追加の反射層及び干渉層を具えた記録担体の断
面図である。

【図４】本発明の第２種類の記録担体の断面図である。

【図５】本発明記録担体の他の実施例の断面図である。

【図６】下地層が設けられた記録担体の断面図である。

【符号の説明】

１基板２入射面３積層体４反射層５干渉層６記録層７保護層８追加の干渉層９追加の反射層１０，１１，１２誘電体反射層１３ラッカ層１４下地層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アントニウスヘンドリカスマリアホルトスラグオランダ国 5621 ベーアーアインドーフェンフルーネヴァウツウェッハ１ (72)発明者ウィルマファンエス−スピークマンオランダ国 5621 ベーアーアインドーフェンフルーネヴァウツウェッハ１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録層、干渉層及び反射層をこの順序に
具える積層体を基板上に具えた記録担体であって、その
入射面に入射する光ビームにより情報が書込まれ読取ら
れる光記録担体において、前記積層体の反射層が記録担
体の入射面に面しており、この反射層が金属又は金属合
金から成ることを特徴とする光記録担体。
【請求項２】前記反射層の透過係数が 0.2より大きい
ことを特徴とする請求項１記載の光記録担体。
【請求項３】前記積層体は、前記反射層の、前記入射
面に面する側に、この反射層に接する下地層を含んでお
り、この下地層が無機誘電体材料から成ることを特徴と
する請求項１又は２記載の光記録担体。
【請求項４】記録層、干渉層及び反射層をこの順序に
具える積層体を基板上に具えた記録担体であって、その
入射面に入射する光ビームにより情報が書込まれ読取ら
れる光記録担体において、前記積層体の反射層が記録担
体の入射面に面しており、この反射層が少なくとも３つ
の誘電体層から成ることを特徴とする光記録担体。
【請求項５】前記記録層の、前記干渉層と反対側の表
面に追加の干渉層及び追加の反射層が設けられているこ
とを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光記録担
体。
【請求項６】前記追加の反射層は金属又は金属合金か
ら成ることを特徴とする請求項５記載の光記録担体。
【請求項７】前記記録層は相変化材料から成ることを
特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光記録担体。
【請求項８】前記相変化材料はゲルマニウム(Ge)とテ
ルル(Te)の合金であることを特徴とする請求項７記載の
光記録担体。
【請求項９】少なくとも一つの干渉層は酸化タンタル
(Ta₂O₅) から成ることを特徴とする請求項１〜８の何れ
かに記載の光記録担体。
【請求項１０】前記入射面上に反射防止膜が設けられ
ていることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の
光記録担体。