JPH0685236B2

JPH0685236B2 - 光記録デイスク

Info

Publication number: JPH0685236B2
Application number: JP60155401A
Authority: JP
Inventors: 信夫赤平
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-07-15
Filing date: 1985-07-15
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS6216256A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、映像・音声・デジタルデータ等の信号をレー
ザ光を用いて記録・再生あるいは消去を行なう光記録デ
ィスクに関するものである。

従来の技術レーザ光をレンズ系によって収束させると直径がその光
の波長のオーダの小さな光スポットを作ることが出来
る。従って小さい出力の光源からでも単位面積あたりの
エネルギ密度の高い光スポットを作ることが可能であ
る。これを情報の記録・再生に利用したものが光記録デ
ィスクである。以下、「光記録ディスク」あるいは単に
「ディスク」と記述する。

光記録ディスクの基本的な構造は表面が平坦な円板状の
基板上にレーザスポット光照射によって何らかの状態が
変化する記録薄膜を設けたものである。信号の記録・再
生は以下のような方法を用いる。すなわち、ディスクを
モータ等による回転手段により回転させ、このディスク
の記録薄膜面上にレーザ光をレンズ系によって収束し照
射する。記録薄膜はレーザ光を吸収し昇温する。レーザ
光の出力をある閾値以上に大きくすると記録薄膜の状態
が変化して情報が記録される。この閾値は記録薄膜自体
の特性の他に基材の熱的な特性・ディスクの光スポット
に対する相対速度等に依存する量である。記録された情
報は記録部に前記閾値よりも十分低い出力のレーザ光ス
ポットを照射し、その透過光強度あるいは反射光強度あ
るいはそれらの偏光方向等何らかの光学的特性が記録部
と未記録部で異なることを検出して再生する。記録薄膜
としてはBi,Teあるいはこれらを主成分とする金属薄
膜、Teを含む化合物薄膜が知られている。これらはレー
ザ光照射により薄膜が溶融あるいは蒸発させ小孔を形成
して記録を行ない、この記録部からの反射光量が変化す
ることを検出して再生を行なう。また他にアモルファス
カルコゲン化物薄膜、TeおよびTeO₂からなるTeOx（０＜
ｘ＜２）を主成分とする酸化物系薄膜等がある。これら
はレーザ光照射により薄膜の吸収係数あるいは屈折率の
うち少なくともいずれか１つが変化して記録を行ない、
この部分で透過率あるいは反射率が変化することを検出
して信号を検出する。中でもTeOxを主成分とする薄膜
は、感度・変化量とも良好かつ安定性に優れた材料であ
る（特公昭54−3725号公報参照）。

通常光記録ディスクの基板には透明な材質すなわちガラ
ス，ポリメチルメタアクリレート樹脂，ポリカーボネー
ト樹脂等の樹脂からなる円板を用い、ディスクへの記録
・再生には、レーザ光をこの透明基板の記録薄膜が設け
られた面とは反対の面側から入射させて、この透明基板
を通して記録薄膜上に収束させる。これは基板自身に記
録薄膜を保護する機能を持たせかつ光の入射側に存在す
るゴミ・ホコリ等の異物をレンズ系の焦点深度内に（透
明基板の厚さによって）侵入させないようにする為であ
る。このような構成を取った場合にも基板上の記録薄膜
は何らかの方法で機械的な損傷，外気にさらすことによ
って生ずる物理的・化学的な劣化等から保護する必要が
ある。前記の記録薄膜の溶融・蒸発による小孔形成によ
る記録を行なう材料を用いる場合には記録薄膜に直接保
護層を設けることは難しく通常、スペーサを介して保護
板を記録薄膜からある距離だけ離れた位置に設け、基板
上の記録薄膜とこの保護板およびスペーサで囲まれた密
閉された空間を設けて記録薄膜を外気から遮断するいわ
ゆるエア・サイドイッチ構造の保護構造を取るが、これ
は構造が複雑でディスク全体の体積・重量が大きいため
ディスクの回転への負担が大きくなり、製法も複雑であ
り実用には適さない。これに対して前記の吸収係数ある
いは屈折率もしくはその双方を変化させて（記録薄膜の
形状を変化させずに）記録を行なう材料を用いる場合に
は記録薄膜を直接保護層で覆うことが可能である。次に
図面を用いてこの直接保護層を密着させて設ける構造
（以下密着保護構造と記述する）を説明する。第２図ａ
はこのような構造のディスクの部分断面図である。１は
透明基板、２は記録薄膜、31は密着保護層である。この
ようなディスクへの記録・再生に用いる手段としてレー
ザ光は、Arレーザ,He-Cdレーザ,He-Neレーザ,GaAlAs系
半導体レーザ等が用いられる。従って通常光の波長は30
0nm〜１μｍの範囲を用いる。レンズ系のNAは0.3〜0.7
程度が通常用いられる。基板１の厚さはレンズ系の設計
値にもよるが、0.5mm〜5mmくらい（また基板の直径は数
cm〜数100cmの範囲）を通常用いる。これに対して記録
薄膜の厚さは10nm〜１μｍくらいの範囲である。保護層
３は記録薄膜の保護の機能を有するものであればどのよ
うなものでも用いることが出来、その厚さも前記の保護
機能を保持する範囲内であれば特に制限はない。しか
し、ディスクの体積・重量の点から言えば保護層厚は小
さい方が好ましく、製造法から見てもスピン塗布法，ス
プレー塗布法等で簡単に形成できる合成樹脂材料でかつ
厚さも500nm〜200μｍ程度の範囲が好ましい。

発明が解決しようとする問題点しかし、前記のアモルファス・カルコゲン系記録薄膜
や、TeとTeO₂からなるTeOx（０＜ｘ＜２）を主成分とす
る酸化物系薄膜のような記録薄膜はかなりの透過率があ
り（膜厚にもよるが５％〜50％）、照射されたレーザ光
のうち記録薄膜を透過した光が保護層の表面（外気に接
した面）に反射して戻って来る。従来この反射光が原因
で記録・再生時にノイズが発生するという現象があっ
た。

以下図面を用いて詳述する。第３図において１は透明基
板、２は記録薄膜、31は密着保護層、６はレンズ系の最
終段の絞りレンズである。レーザ光はレンズ６によって
光路５を通って透明基板１を通して記録薄膜２上の１点
101に収束され一部は反射され光路５を逆行して再びレ
ンズ６を通ってレーザ光の検出系（図示せず）に向う。
またレーザ光の他の一部は記録薄膜２を透過して、密着
保護層31と外気の界面201で反射される。この反射光
は、点101の面201に対して対称な点102から発したごと
く光路5aに従ってレンズに入射する。この点101から反
射した光と点102から発したごとき戻り光は互いに干渉
し合って強度が変化する。

スピナ法やスプレー法で形成した合成樹脂層の厚さは光
の波長のオーダで制御することは難かしく、この点101
からの反射光と点102からの戻り光の位相差はディスク
上の位置によって異なりその結果レーザ光の検出系に入
射する光強度が変化する。従ってディスクを回転しなが
らレーザ光を照射しディスク上の各位置を連続的に再生
した場合再生光強度が変化し、これがノイズとなる。ま
た記録の場合にもディスク上の位置によって記録薄膜に
吸収されるレーザ光量に差が生じ、同じレーザ光出力で
記録しても記録状態が異なるいわゆるムラ書きとなり再
生時のノイズとなる。通常合成樹脂の屈折率は1.5前後
であり界面201の反射率は４〜５％ある。このノイズを
避けるにはこの反射率が0.5％以下におさえる必要があ
る。

従来このような現象を避けるため第２図ｂのように十分
厚い（基板の厚さと同程度の0.5mm〜5mmくらい）密着保
護層32を設け密着保護層の表面では透過光が十分拡って
戻り反射光がほとんど再生光検出系に入射しないような
構造を用いていたが、ディスク全体の体積・重量が大き
くなるという欠点があった。またこのような構造の密着
保護層は基板と同様な透明板を透明接着剤ではりつける
といった、複雑な形成法が要求され、また原材料も高価
となりディスクのコスト・アップの要因となっていた。

またこのような現象をさける為の他の方法として不透明
な保護層を設けることが試みられたが、金属等で形成し
た保護層では熱伝導率が大きく、記録薄膜がレーザ光照
射により昇温することを妨げるという点で実用に耐えな
かった。また合成樹脂中に顔料を混入して不透明にする
ことも試みられたが、記録薄膜と保護層の界面で記録膜
と顔料が接触する部分と合成樹脂本体が接触する部分
で、光学的・熱的特性が異なり記録・再生時にノイズが
発生し実用に供するに至らなかった。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、記録・再生時の
ノイズが少なく、体積・重量が小さく、製造が容易で安
価な光記録ディスクおよびその製造方法を提供すること
にある。

問題点を解決するための手段透明な基板上にレーザ光等の光の照射により何らかのそ
の状態が変化する記録薄膜を設け、この記録薄膜上に透
明な合成樹脂からなる保護層を設け、さらにその上に不
透明な合成樹脂層を設け、この不透明な合成樹脂層が、
前記の透明な合成樹脂層を形成する材質との屈折率差が
0.2以下の材質に、顔料あるいは染料の少なくとも何れ
か一方を添加した材質を含む層である。

作用記録薄膜を透過した光は保護層表面（外気との界面）に
到達せず保護層表面からの反射光がなくなり再生光検出
系に戻ってこず、再生時のノイズが発生しない。また記
録薄膜に直接接触する材質は従来例と同様の透明かつ熱
伝導率の低い合成樹脂を用いることが出来、記録感度の
低下もなく、保護層材質自身によるノイズの発生もな
い。

実施例第１図に本発明の実施例の一形態を示す。１は透明な基
板で、光学的に物質から内部異物の少ない材質を用い
る。例えばソーダガラス，ホウケイ酸ガラス，パイレッ
クスガラス，石英ガラス度のガラス板，ポリエチルテレ
フタレート樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，ポリメチルメタ
アクリレート樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエーテ
ルサルホン樹脂等の樹脂板を用いることが出来る。厚さ
は0.5mm〜5mm程度の範囲が通常用いられる。２は光照射
により状態の変化する記録薄膜であり、例えば、Ge-Te-
Sb-S系薄膜,As-Se-Ge-S系薄膜（特開昭52−46464号公報
参照）のようなアモルファス，カルコゲン化物薄膜、あ
るいはTeおよびTeO₂からなるTeOx（０＜ｘ＜２）を主成
分とする酸化物系薄膜（特公昭54−3725,54−7457号公
報，同54−7558号公報参照）等が用いられる。これらの
材料は光照射により形状変化を伴なわずに屈折率，吸収
係数のうち少なくともいずれか１つが変化する。３は透
明な合成樹脂による密着保護層で材質としては透明で平
滑な層を形成するコーティング剤であれば使用できる
が、機械的強度，記録薄膜との密着性等を考慮して選択
をする必要がある。例えばニトロセルロースラッカー，
メラミン樹脂系塗料，エポキシ樹脂系塗料，ポリウレタ
ン樹脂系塗料，アミノ樹脂系塗料，ポリエステル樹脂系
塗料，ポリシロキサン系樹脂塗料等が用いられる。形成
方法としては材料に応じてスピナコート法，ディッピン
グ法，スプレー法，バーコート法，ロールコート法等が
適用できる。４は不透明な合成樹脂からなる層で、材質
としては上記透明な合成樹脂層３に用いる材質に顔料
（または染料）を添加して光吸収性にした材質を用いる
ことが出来る。形成法も上記透明な合成樹脂層３の形成
法と同様の方法が使える。本発明の目的を達成する為に
は不透明合成樹脂層４は十分な光吸収性を有するだけで
はなく、透明合成樹脂層３との界面の反射率が十分低い
ことが必要である。従って不透明合成樹脂層４の母材と
なる透明合成樹脂の屈折率と透明合成樹脂層３の屈折率
の差は小さいことが望ましく、等しいことが最も望まし
い。従って両者は同じ透明合成樹脂を用いることが望ま
しい。

不透明層において添加する材料は染料よりも顔料が望ま
しい。染料添加の場合は光の吸収係数が相対的に小さい
為その効果を得るには不透明合成樹脂層４の厚さを大き
くせざるを得なくなるからである。顔料添加の場合、用
いられる材料としては合成樹脂に適用できる顔料ならす
べて使用可能であるが、用いる光の吸収が大きいものが
特に有用である。通常光記録ディスクの記録再生には波
長633nmのHe-Neレーザ、780〜840nmの半導体レーザが最
もよく用いられているが、この場合は黒色のカーボンブ
ラック，セラミックブラック，緑色の酸化クロム，青色
のウルトラマリンブルー等が用いられる。使用する波長
の光の吸収が小さくとも十分な光散乱性の得られる顔を
用いても本発明に示す効果が得られる。白色の酸化チタ
ンがこの意味では有用である。

第４図に以上述べた実施例の詳細を示す。第４図ｂにお
いて基板１から入射した記録再生用光線（図示せず）の
うち記録薄膜２を透過した光は不透明合成樹脂層4a中の
顔料によって吸収あるいは散乱されて外気との界面401
に到達する光量が小さくなり従って界面401から反射し
て再び不透明樹脂層４を通ってくる光量が小さくなる。
この光量を実効的に0.5％以下にするには界面401の反射
率は（通常合成樹脂の反射率は1.5前後であるから）４
％前後であるかる不透明樹脂層の透過率は35％以下であ
ることが必要である。またこの透過率が15％以下である
と実効的に反射光量を0.1％以下にすることが出来る。

また透明合成樹脂層３と不透明合成樹脂層4aとの界面30
1の反射率は両者の屈折率差を小さくすることで小さく
なりこの面からの反射光を抑えることができる。界面の
反射率を0.5％以下にするには両者の屈折率差は0.2以下
であることが必要である。さらにこの屈折率差が0.1以
下であると反射率を0.1％以下にすることが出来る。

なお第４図ａに示すように第４図ｂの構成における透明
合成樹脂層３がない構成の場合には、従来例の問題点の
記述で言及したように、不透明合成樹脂層4a中の顔料が
記録薄膜との界面201上に存在する為、これが光学的，
熱的不均質性の原因となり記録再生用のノイズとなる可
能性があるが、外気との界面401からの反射光を小さく
する効果はある。

次に具体的な実施例による実験結果を示す。

実施例１基材にキャスティング法によって作られたポリメチルメ
タアクリレートPMMA板の厚さ1.2mm,直径300mmの円板を
用いる。この基板を真空蒸着装置中で回転させ、TeとTe
O₂をそれぞれ別の２個の蒸発源から真空蒸着を行ない、
この２個の蒸発源からの蒸着速度を独立に制御し、基板
上でTeOx（ｘ≒1.2）薄膜を形成する。このTeOx薄膜が
蒸着された面にウレタンアクリレート系のオリゴマー
（例えば日本合成化学工業製商品名XP−4200B、屈折率
1.6）を主成分とする紫外線硬化性塗料をスピナコート
法で厚さ約15μｍに塗布した後、4KW高圧水銀ランプで
約30秒間紫外線を照射し、重合硬化させる。紫外線硬化
性樹脂は硬化速度が速く、小規模な装置で簡便に硬化す
ることが出来る。また硬化収縮が小さいことや、硬化に
熱を使わないこと、溶剤を使わないこと、などから記録
薄膜に物理的，化学的な影響を与えずに硬化を行なうこ
とが出来、光記録の保護層には特に有用である。さらに
この上にポリスチレン樹脂（屈折率1.5）５重量部をキ
シレン100重量部に溶解しさらにセラミックブラック５
重量部を分散させて作成した溶液をスピナコート法で厚
さ約10μｍ塗布し、常温で自然乾燥させる。このように
して形成した不透明樹脂層の波長633nmでの透過率は約3
0％であった。このようにして作られた光ディスクを回
転数1800rpmで回転させ波長633nmのHe-Neレーザ光をNA
0.5の収束レンズで収束して、基板のPMMA板を通して記
録薄膜面上に焦点を合わせて収束させ、その反射光を検
出した。He-Neレーザ光を記録薄膜を変化させる閾値よ
りも十分低い1mW程度にして反射光強度をモニターし
た。不透明樹脂層を設けないディスクの場合はスパイク
状のノイズが発生したが、不透明樹脂層を設けたディス
クではこのノイズは発生しなかった。

実施例２基材にポリカーボネート樹脂の厚さ1.2mm,直径120mmの
円板で表面に巾0.6μm,深さ70nmの凹状の溝がピッチ1.6
μｍでスパイラル状に形成され円板を用い、この基板上
に実施例１に記述したのと同様な方法にTeとTeO₂を主成
分とする酸化物薄膜TeOx（ｘ≒1.1）蒸着して記録薄膜
を形成した。

この記録薄膜上にアクリルウレタン系のオリゴマー（チ
オコール社製商品名ユビサン893、屈折率1.5）を主成分
とする紫外線硬化性塗料を約20μｍ厚で、スピナコート
法で塗布し、4KW高圧水銀ランプにより約60秒間紫外線
を照射して紫外線硬化性塗料を重合硬化させる。さらに
この上に、ポリスチレン樹脂10重量部をキシレン100重
量部に溶解し、さらに鉄黒（Iron Oxide）10重量部を分
散させて作成した塗料を、スピナコート法で厚さ約20μ
ｍに塗布し、常温で自然乾燥した。この場合不透明樹脂
層の波長830μｍにおける透過率は約10％であった。こ
のようにして作られた光ディスクを回転数1800rpmで回
転させ、波長830nmの半導体レーザ光をNA0.5の収束レン
ズで収束して、基板のポリカーボネート樹脂板を通して
記録薄膜面上に焦点を合わせて照射した。レーザパワー
7mWで周波数2.5MHzの単一周波数信号を記録し、レーザ
パワー1mWで再生を行なった。不透明樹脂層のある場合
とない場合を比較すると、2.5MHzの再生信号振巾に変化
はなかった。つまり記録感度に差異はなかった。しかし
ノイズ成分に差があり、2.5MHzバンド巾30KHzでのC/N比
は不透明樹脂層がない場合は49dBであったのに対して不
透明樹脂層がある場合は52dBであった。また500KHzの低
域のノイズも不透明樹脂層がある場合の方が約6dB低か
った。

発明の効果本発明によれば、記録・再生時における保護膜と空気の
界面からの反射に起因するノイズが少なく高品質の信号
の記録再生が可能な光記録ディスクを提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録ディスクの構成を示す部分断面
図、第２図a,bは光記録ディスクの従来例を示す部分断
面図、第３図は従来例の問題点を説明する説明図、第４
図は不透明合成樹脂層を設けた光ディスクを詳細に示す
部分断面図である。１……透明基板、２……記録薄膜、3,3a……透明合成樹
脂層、4,4a……不透明合成樹脂層、5,5a……光路、６…
…レンズ、31,32……密着保護層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板と、この基板上に設けられ、光
照射により状態の変化する記録薄膜と、この記録薄膜上
に設けられた透明な合成樹脂層と、この透明な合成樹脂
層上に設けられた不透明な合成樹脂層とを備え、前記不
透明な合成樹脂層が、前記透明な合成樹脂層を形成する
材質との屈折率差が0.2以下の材質に、顔料あるいは染
料の少なくとも何れか一方を添加した材質を含む層であ
ることを特徴とする光記録ディスク。
【請求項２】不透明な合成樹脂層の光透過率が35％以下
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
記録ディスク。
【請求項３】記録薄膜は光照射により形状の変化を伴わ
ずに、屈折率、吸収係数のうち少なくともいずれか一方
が変化する材料からなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光記録ディスク。