JPH07130004A - 光記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度記録再生に適したマスク層を有する光
ディスクを提供する。 【構成】 再生専用型光ディスク１は、光読みだし可能
なピット２Ａが形成された光透過性基板２上に、記録可
能型光ディスク１１は同心円状又はスパイラル状に案内
溝１２Ａが形成された光透過性基板１２上に、マスク効
果によりこの基板２，１２の下側から照射されるレーザ
光の実効スポット径を小さくさせるマスク層３をそれぞ
れ備えている。このマスク層３は、フタロシアニン化合
物とマトリクス材料との混合物であり、フタロシアニン
化合物は、マトリクス材料の重量の０．０５％乃至４０
％の比率で混合される。更にこのマスク層３は、それぞ
れの物質を独立の蒸着源から蒸発させる共蒸着法にて形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度記録及び／又は
再生する光記録媒体に係わり、特に、照射レーザ光の光
強度に応じて光透過率が可逆的に変化する光透過率可変
媒体を有し、この光透過率可変媒体を用いて照射レーザ
光の実効スポット径を小さくする光記録媒体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年光ディスクの大容量化が検討され、
種々の提案が成されている。光ディスクは、記録時のレ
ーザー光パワーを制御することによって、光スポット径
よりも小さな記録マークを形成することが可能であるた
め記録時の密度向上には原理上限界はない。しかし、レ
ーザー光をレンズで絞った時の光スポット径はある一定
値以下には絞れない限界値を持っており、光ディスクの
高密度化はいかに再生レーザースポットを小さくするか
にかかっている。再生限界の記録マークの繰り返し波長
（記録波長）は、λ／２ＮＡ で与えられる。ここでは
λは光の波長、ＮＡはレンズの開口数である。

【０００３】より短い記録波長の記録マークを識別して
再生するためには、波長λの短い光で再生するか開口数
ＮＡが大きなレンズを用いれば良いことが分かる。しか
しながら再生に用いる半導体レーザーの短波長化は技術
的に困難が多く、また開口数ＮＡの大きなレンズを光デ
ィスク装置に組み込むことも容易ではない。

【０００４】そこで、図３に示すように、光の照射によ
る温度上昇により、しきい値以上の温度になると吸光度
が減少、光透過率が高くなり、しきい値以下の温度に冷
却されることで再び吸光度が増加、光透過率が低くなる
物質（以下、光透過率可変媒体という）を光ディスク内
に層状に設けることで、光ディスクの高密度記録又は高
密度再生を行う方法が従来より知られている。

【０００５】情報記録又は再生に使用されるレーザ光の
光強度分布は、図４に示すように通常ガウス分布を示
し、温度分布もほぼこれに近い分布となる。このような
レーザ光を光透過率可変媒体上に照射すると、照射スポ
ット内の温度が上昇した中央部分のみが光透過性とな
り、光スポット内の他の部分はマスクする、いわゆるマ
スク効果が起こる。このようにマスク効果を起こす光透
過率可変媒体を光ディスク上に層状に設ける（以下、こ
の光透過率可変媒体層をマスク層と称する）ことで、照
射するレーザ光のスポット内の光透過率の高い部分のみ
の光を通過させ、照射スポット内の光透過率の低い部分
の光をマスクすることになるので、隣接トラック間及び
隣接ピット間のクロストークを無くすことができる。

【０００６】上記マスク層としては、光記録再生のレー
ザ光の照射に対して、光透過率が変化・復元するスピー
ドが速い必要がある。即ち、回転する光ディスクに対し
て照射レーザ光の通過中に光透過率が高くなり、照射レ
ーザ光が再度通過する前に光透過率が復元する必要があ
る。このような条件を満足する光透過率可変媒体とし
て、従来より一般に実用化されている多成分系サーモク
ロミック材料がある。この多成分系サーモクロミック材
料は、例えば特開昭５０−７５９９２号公報に開示され
るように電子供与性呈色化合物、電子受容性顕色剤、有
極性化合物の３成分で構成されるのが一般的である。上
記多成分系サーモクロミック材料は、電子供与性呈色化
合物と、電子受容性顕色剤との間の電子のやり取りで、
発色・消色・変色が起こる。しかし、これら２つの化合
物だけでは、電子供与性呈色化合物と電子受容性顕色剤
との間での電子のやり取りが容易に行われ、温度変化が
あっても、実質的には発色及び消色が発現していないの
と同じ状態である。そこで、有極性化合物を混合させる
ことで、所定温度以上で発色・消色・変色が起こるよう
にする。上記電子供与性呈色化合物の構造を選択した
り、有極性化合物の含有量を調節したりすることで、上
記光透過率可変媒体の光吸収波長、及び発色・消色・変
色温度を任意に選択できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
マスク層を温度依存性のサーモクロミック材料で構成し
た場合、繰り返し行われる記録又は再生レーザ光の照射
による温度上昇及び下降にともない、光透過率の変化量
が小さくなってしまうという、耐久性に対する問題があ
った。これは、物質の熱的な劣化が原因と考えられ、媒
体として耐久性のあるものが望まれていた。このような
温度依存性の光透過率可変媒体に対し、図２に示すよう
に、光の強度に応じて光透過率が変化する物質を用い、
照射スポット内の光強度の高い部分（スポット中心部
分）のみが透過率が高くなることで、実効スポット径を
小さくさせる光強度依存性の光透過率可変媒体がある。

【０００８】上記光強度依存性の光透過率可変媒体とし
ては、可飽和吸収性を示す物質がある。この飽和吸収と
呼ばれる現象は、光吸収性物質が基底状態と励起状態に
存在する分子のポピュレーションの変化によって吸収係
数が変わるもののことであり、３エネルギ準位モデルで
説明される。図５に示すように、入射光ｈνを吸収して
励起された分子は励起１重項状態になり、その後、蛍光
を発して基底状態に戻るか無放射過程で励起三重項状態
に項間交差する。基底状態から励起三重項状態への遷移
の確率を三重項収率Ｑで表している。三重項状態へ遷移
した分子は寿命Ｔの間三重項状態に留まり、燐光を発し
て基底状態へ戻る。したがって、照射される光エネルギ
ーが大きくなってくれば、励起三重項状態に留まってい
る分子の数の分だけ基底状態の分子数が減少することに
なり、透過率が大きくなる。故に三重項収率Ｑが大き
く、三重項寿命Ｔの長いものほどこの現象を起こし易い
ことになる。

【０００９】このような性質を示す物質として、フタロ
シアニン化合物がある。このフタロシアニン化合物は、
配位している中心金属、又は置換基の有無、その構造、
立体的配置により吸収波長領域が異なってくる。光ディ
スク装置で使用される半導体レーザに感度を有する中心
金属としては、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔ
ｉ）、酸化バナジウム（ＶＯ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐ
ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）等があげられ、更にこれら
の中心金属に対して軸置換器が付いているものでも良
い。

【００１０】しかし、上記フタロシアニン化合物からな
るマスク層が飽和吸収性を示すためには、使用する光の
波長における吸収係数とマスク層の膜厚によって関係し
てくる光学濃度を適正値に設定する必要がある。例え
ば、上記フタロシアニン化合物単独とした場合、或いは
フタロシアニン化合物がマトリクス材料中に高濃度に分
散された場合、濃度消光という効果により、飽和吸収性
が損なわれてしまうことがある。即ち、１個の分子に入
射する光エネルギー量が小さくなり、三重項状態に留ま
る分子数が減少してしまい、光透過率変化が顕著に起こ
らなくなり、マスク層としての機能を果たさなくなって
しまうのである。

【００１１】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、マスク効果が安定して得られるように
して高密度記録／再生に適したマスク層を有する光ディ
スクを提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、光読みだし可能な微小ピット
列２Ａ、或いは同心円状又はスパイラル状の案内溝１２
Ａが形成された光透過性基板２，１２上に、光強度に応
じて光透過率が可逆的に変化することを利用して装置側
から照射されるレーザ光の実効スポット径を小さくさせ
るマスク層３が積層され、このマスク層３により情報を
高密度に記録及び／又は再生する光記録媒体１，１１に
おいて、前記マスク層３は、フタロシアニン化合物とマ
トリクス材料との混合物で構成したことを特徴とする光
記録媒体を提供しようとするものである。そして、フタ
ロシアニン化合物による可飽和吸収が安定して起こるよ
うに、フタロシアニン化合物を前記マトリクス材料の重
量に対し０．０５％乃至４０％の比率となるように混合
する。

【００１３】また、本発明は、上記目的を達成するため
の手段として、光読みだし可能な微小ピット列２Ａ、或
いは同心円状又はスパイラル状の案内溝１２Ａが形成さ
れた光透過性基板２，１２上に、少なくともフタロシア
ニン化合物とマトリクス材料とを含有する可飽和吸収性
材料から成るマスク層３が積層され、装置側から照射さ
れるレーザ光の実効スポット径を前記マスク層３を用い
て小さくすることで情報を高密度に記録及び／又は再生
する光記録媒体の製造方法であって、フタロシアニン化
合物とマトリクス材料とをそれぞれ独立した蒸着源から
蒸発させる共蒸着法を用いて前記マスク層３を形成する
ことを特徴とする光記録媒体の製造方法を提供しようと
するものである。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の一実
施例の光ディスクに付いて説明する。最初に、本実施例
の光ディスクの構造に付いて説明する。図１は、本発明
の一実施例の光ディスクの構造を示す図であり、同図
（Ａ）は、再生専用型光ディスク１を示し、同図（Ｂ）
は、記録可能型光ディスク１１を示すものである。同図
（Ａ）において、再生専用型光ディスク１は、光読みだ
し可能なピット２Ａが形成された光透過性基板２と、上
記マスク効果によりこの基板２の下側から照射されるレ
ーザ光の実効スポット径を小さくさせるマスク層３と、
アルミニウム等からなる反射層４と、ＵＶ硬化樹脂等か
ら成る保護膜層５とがこの順に積層されて構成されてい
る。また、同図（Ｂ）において、記録可能型光ディスク
１１は、同心円状又はスパイラル状に案内溝１２Ａが形
成された光透過性基板１２と、上記マスク層３と、光記
録再生可能な物質よりなる記録層６と、上記反射層４
と、上記保護膜層５とがこの順に積層されて構成されて
いる。なお、図１に示す光ディスク１，１１は、いずれ
も反射型の光ディスクであるが、上記反射層４を備えな
い光透過型であっても良く、更に、断熱層やエンハンス
層、或いは誘電体層等が設けられていても良い。

【００１５】上記マスク層３は、フタロシアニン化合物
とバインダとして用いるマトリクス材料とを混合した光
透過率可変媒体を、真空蒸着法により基板上の凹凸に対
して均一に形成されている。上記フタロシアニン化合物
自体は、非常に耐熱性の高い有機物質であるが、バイン
ダとして用いるマトリクス材料が耐熱性の低い材料であ
った場合、照射スポットの熱効果や、フタロシアニン化
合物の光吸収による局部的発熱等の熱によりマトリクス
材料がダメージを受けてしまい、薄膜形成したマスク層
３が大きく形状変化を起こし、良好な再生信号が得られ
なくなってしまう。そこで、上記光ディスク１，１１の
マスク層に使用するマトリクス材料は、耐熱性の高いも
のを使用している。照射レーザ光の熱や、可飽和吸収性
物質の発熱などを考慮すると、具体的には、１５０℃以
上の耐熱性を有する有機物、樹脂、ガラス等が好ましい
が、物質としての制限は特になく、光学的に透明な薄膜
が形成できるものであれば良い。

【００１６】上記マトリクス材料は、フタロシアニン化
合物が照射光を吸収するために起こる発熱に対する放熱
効果を有すると共に、マスク層３の濃度消光を抑える効
果があるため、フタロシアニン化合物の含有濃度をマト
リクス材料の重量比に対して極力低くするようにしてい
る。実験値から得た含有濃度の限度は、マトリクス材料
の重量に対しての４０％以下であり、好ましくは、０．
０５％乃至３０％である。ここで、使用するレーザ光の
波長やフタロシアニン化合物、マトリクス材料の種類に
よって条件が異なるので、最低値を規定することは困難
であるが、フタロシアニン化合物の含有濃度を０．０５
％以下とした場合、可飽和吸収の効果を得るために必要
な光学濃度と成るだけの膜厚が厚くなってしまい、真空
蒸着法での膜形成が困難になってしまうため、最低値は
０．０５％以上とすることが望ましい。

【００１７】また、記録可能型光ディスク１１において
は、光透過性基板１２上にマスク層３と接して記録層６
を設けることで、より高密度な記録を可能にすることが
できる。上記記録層６は、晶質非晶質間の変化を利用す
るもの、有機色素を利用したもの、カー回転角変化を検
出する光磁気効果を利用したもの等、その方式は問わな
い。

【００１８】更に、上記光ディスク１，１１のマスク層
は、真空蒸着法を用いて形成するが、マトリクス材料と
フタロシアニン化合物との混合比を正確にコントロール
する必要がある。そこで、それぞれを別々の蒸着源か
ら、各々蒸着スピードを独立にコントロールする、いわ
ゆる共蒸着法を使用して混合比率を正確にコントロール
する。また、上記光ディスク１，１１のように反射層４
を有する場合、マスク層を真空蒸着法で形成することに
なれば、同一真空装置内で連続工程として成膜できるよ
うになるので、製造コスト上のメリットも大きい。

【００１９】以上のように、本実施例の光ディスク１の
マスク層３は、光強度依存性の可飽和吸収性物質である
フタロシアニン化合物を使用しているので、繰り返し使
用に対する耐久性に優れている。また、マスク層３は、
飽和吸収が安定して発生するようにフタロシアニン化合
物とマトリクス材料とを混合しているので、安定した高
密度記録再生が可能になる。

【００２０】次に、本発明に基づく実験例について説明
する。実施例１として、フタロシアニン化合物であるＳ
ｉ−フタロシアニンの重量が、マトリクス材料であるグ
アニン（耐熱温度３６０℃）の重量の２６％となるよう
にスライドガラス上に真空蒸着（共蒸着法を使用）して
実験試料１を作成した。同様に実施例２として、フタロ
シアニン化合物であるＶＯ−フタロシアニンの重量が、
上記グアニンの重量の２１％となるようにスライドガラ
ス上に真空蒸着（共蒸着法を使用）して実験試料２を作
成した。同様に実施例３として、フタロシアニン化合物
であるＭｎ−フタロシアニンの重量が、マトリクス材料
であるガラス（フッ化マグネシウム）の重量の３０％と
なるようにスライドガラス上に真空蒸着（共蒸着法を使
用）して実験試料３を作成した。また、比較例１とし
て、上記Ｓｉ−フタロシアニンの重量が、上記グアニン
の重量の６５％となるようにスライドガラス上に真空蒸
着（共蒸着法を使用）して実験試料４を作成した。同様
に比較例２として、上記ＶＯ−フタロシアニンの重量
が、マトリクス材料であるポリエチレン（耐熱温度１２
０℃）の重量の２０％となるようにスライドガラス上に
真空蒸着（共蒸着法を使用）して実験試料５を作成し
た。

【００２１】以上のようにして作成した実験試料１〜５
に、波長６９０ｎｍの半導体レーザ光を光強度を変化さ
せながら照射させて光透過率の変化を測定し、同時に繰
り返し使用に対する耐久性を評価した。その結果は、以
下の表のようになった。

【００２２】

【表１】

【００２３】耐熱性の高いグアニン又はガラスをマトリ
クス材料として使用し、フタロシアニン化合物の重量比
を４０％以下とした実験試料１〜３は、可飽和吸収性物
質により光透過率が光強度に対して可逆的に変化し、ま
たレーザ光照射による形状変化もなく、繰り返し使用に
対する耐久性は良好であった。また、フタロシアニン化
合物の重量比を６５％とした実験試料４は、濃度消光を
起こし、光透過率の変化が８％から１７％の範囲と小さ
く、マスク層として使用できるような実用的レベルでは
なかった。また、放熱効果のあるマトリクス材料の含有
量が少ないため、レーザ光照射による熱や、飽和吸収に
よる熱が放熱されず、レーザ光を繰り返し照射する内
に、光透過率可変媒体の性質劣化が起こった。また、耐
熱性の低いポリエチレンをマトリクス材料として使用し
た実験試料５は、光透過率が光強度に応じて変化した
が、レーザ光の照射により光透過率可変媒体の形状が変
化し、繰り返して使用するには不適であった。以上の結
果から、本実施例の光ディスクに使用される光透過率可
変媒体は、好適なマスク層材料として使用可能であるこ
とが分かる。

【００２４】次に、上記実施例１、上記比較例１、及び
上記比較例２から成る光透過率可変媒体をマスク層３と
して設けた再生専用型光ディスクを、以下の方法により
作成し、再生実験を行った。なお、作成した光ディスク
の構造は、図１（Ａ）に示す再生専用型光ディスク１と
同じ構造である。コンパクトディスク（ＣＤ）の４倍密
のＥＦＭ信号を微小ピット列により記録した上記ポリカ
ーボネイト基板２上に、マスク層３として上記実施例１
と同じ光透過率可変媒体を共蒸着法で薄膜形成させ、更
にその上にアルミニウム反射層４を真空蒸着法で成膜さ
せ、この反射層４の上に紫外線硬化樹脂から成る保護膜
層５を成膜させて再生専用型光ディスク１Ａを作成し
た。

【００２５】また、上記光ディスク１Ａに対し、上記比
較例１と同じ光透過率化変媒体をマスク層３として上記
ポリカーボネイト基板２上に形成した光ディスク１Ｂを
作成した。更に、上記光ディスク１Ａに対し、上記比較
例２と同じ光透過率化変媒体をマスク層３として上記ポ
リカーボネイト基板２上に形成した光ディスク１Ｃを作
成した。

【００２６】以上のように作成した光ディスク１Ａ〜１
Ｃを、発光中心波長６９０ｎｍのレーザを内蔵した再生
装置に装着し、再生パワー０．５ｍＷのレーザ光で再生
する再生実験を行った。上記光ディスク１Ａは、マスク
層によるマスク効果によりクロストークがなく、良好な
再生信号を得ることができた。しかし、上記光ディスク
１Ｂは、その再生信号出力が小さすぎ、かつクロストー
クが極端に大きく再生が困難であった。これは、上述の
ようにフタロシアニン化合物の含有量が多すぎるため、
濃度消光が起こり、実効スポット径を小さくする効果が
ない、或いはその効果が非常に小さいことが原因と考え
られる。また、上記光ディスク１Ｃは、再生の際に信号
出力が安定せず、良好に再生することができなかった。
これは、マトリクス材料の耐熱性が低いため、安定に実
効スポット径を小さくすることができないことが原因と
考えられる。

【００２７】更に、上記実施例１、上記比較例１、及び
上記比較例２から成る光透過率可変媒体をマスク層３と
して設けた図１（Ｂ）に示す構造の記録可能型光ディス
ク１１を、以下の方法により作成し、記録再生実験を行
った。

【００２８】コンパクトディスク（ＣＤ）の４倍密の上
記トラッキング用案内溝１２Ａを形成した上記ポリカー
ボネイト基板１２上に、マスク層３として上記実施例１
と同じ光透過率可変媒体を共蒸着法で薄膜形成させ、そ
の上に記録層４としてナフトキノン系の色素を真空蒸着
して形成し、更にその上にアルミニウム反射層４を真空
蒸着法で成膜させ、この反射層４の上に紫外線硬化樹脂
から成る保護膜層５を成膜させて記録可能型光ディスク
１１Ａを作成した。

【００２９】また、上記光ディスク１１Ａに対し、上記
比較例１と同じ光透過率化変媒体をマスク層３として上
記ポリカーボネイト基板２上に形成した光ディスク１１
Ｂを作成した。更に、上記光ディスク１１Ａに対し、上
記比較例２と同じ光透過率化変媒体をマスク層として上
記ポリカーボネイト基板２上に形成した光ディスク１１
Ｃを作成した。

【００３０】以上のように作成した光ディスク１１Ａ〜
１１Ｃを、発光中心波長６９０ｎｍのレーザを内蔵した
記録再生装置に装着し、記録パワー８ｍＷの記録レーザ
光で信号を記録し、この記録信号を再生パワー０．５ｍ
Ｗの再生レーザ光で再生する記録再生実験を行った。上
記光ディスク１１Ａは、良好な再生信号を得ることがで
きた。しかし、上記光ディスク１１Ｂは、記録マークが
十分にできず、再生ができなかった。これは、上述の実
験の光ディスク１Ｂと同様に、フタロシアニン化合物の
含有量が多すぎるため、濃度消光が起こり、記録に必要
な光強度の記録レーザ光が記録層６に達していなかった
ことが原因と考えられる。また、上記光ディスク１１Ｃ
は、記録の際にマトリクス材料にまで変形が及び、良好
な記録再生信号を得ることができなかった。これは、マ
トリクス材料の耐熱性が低いため、記録レーザ光の照射
によりマトリクス材料が分解したことが原因と考えられ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光記録媒体
によれば、マスク層を、フタロシアニン化合物とマトリ
クス材料との混合物で構成したことで、安定した高密度
記録及び高密度再生が可能になり、かつ耐久性に優れた
光ディスクとすることができる。特にフタロシアニン化
合物の混合比率を適正値に設定することで、飽和吸収が
安定して起こり、良好なマスク効果が起こるようにな
り、マスク層材料として最適な光透過率可変媒体とする
ことができる。また、マスク層を共蒸着法で形成させる
ことにより、光透過性基板の凹凸に対して均一な膜を形
成することが可能になると共に、フタロシアニン化合物
の混合比率を正確にコントロールすることが可能になる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光ディスクの構造を示す図
である。

【図２】光強度依存性の光透過率可変媒体の光透過率特
性を示す図である。

【図３】温度依存性の光透過率可変媒体の光透過率特性
を示す図である。

【図４】光透過率可変媒体に照射されるレーザ光の照射
スポット径と実効スポット径との関係を示す図である。

【図５】飽和吸収を説明するための図である。

【符号の説明】

１，１１ 光ディスク（光記録媒体） ２，１２ 光透過性基板 ２Ａ ピット ３ マスク層 ４ 反射層 ５ 保護膜層 ６ 記録層 １２Ａ 案内溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光読みだし可能な微小ピット列、或いは同
   心円状又はスパイラル状の案内溝が形成された光透過性
   基板上に、光強度に応じて光透過率が可逆的に変化する
   ことを利用して装置側から照射されるレーザ光の実効ス
   ポット径を小さくさせるマスク層が積層され、このマス
   ク層により情報を高密度に記録及び／又は再生する光記
   録媒体において、 前記マスク層は、フタロシアニン化合物とマトリクス材
   料との混合物で構成したことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】請求項１記載の光記録媒体において、 前記フタロシアニン化合物を前記マトリクス材料の重量
   に対し０．０５％乃至４０％の比率となるように混合し
   たことを特徴とする光記録媒体。
3. 【請求項３】光読みだし可能な微小ピット列、或いは同
   心円状又はスパイラル状の案内溝が形成された光透過性
   基板上に、少なくともフタロシアニン化合物とマトリク
   ス材料とを含有する可飽和吸収性材料から成るマスク層
   が積層され、装置側から照射されるレーザ光の実効スポ
   ット径を前記マスク層を用いて小さくすることで情報を
   高密度に記録及び／又は再生する光記録媒体の製造方法
   であって、 フタロシアニン化合物とマトリクス材料とをそれぞれ独
   立した蒸着源から蒸発させる共蒸着法を用いて前記マス
   ク層を形成することを特徴とする光記録媒体の製造方
   法。