JPH0721876B2 - 光情報記録担体 - Google Patents

光情報記録担体

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JPH0721876B2
JPH0721876B2 JP61202208A JP20220886A JPH0721876B2 JP H0721876 B2 JPH0721876 B2 JP H0721876B2 JP 61202208 A JP61202208 A JP 61202208A JP 20220886 A JP20220886 A JP 20220886A JP H0721876 B2 JPH0721876 B2 JP H0721876B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザー光を利用して大容量の情報を記録・再
生・消去することが可能な光情報記録担体に関するもの
である。
従来の技術 近年、大容量の情報を蓄積する手段として、ディスク状
の記録媒体にレーザー光を用いて信号を記録・消去する
システムの実用化が進められている。このような記録媒
体を光情報記録担体と称し、記録層の結晶性の変化を利
用して信号を記録もしくは消去する光ディスクもこの一
方式のものである。以下にこの光ディスクに関して詳細
な説明を記す。
光ディスクは、信号を次々と記録していく追記型と呼ば
れる方式の実用化が先行していたが、最近になって信号
の消去が可能な書換型と呼ばれる方式が出現してきた。
(竹永睦生:TeOxによる消去機能つき光ディスク(I)
消去法式,昭和58年春季応用物理学会講演予講集、7p−
X−1。寺尾元康:Sn−Te−Se系相変化光ディスク用記
録膜(I)書換可能回数、昭和49年秋季応用物理学会講
演予講集、13p−E−2。)これらの書換型光ディスク
においては、レーザー光等の高エネルギー密度の光を記
録層に照射し、記録層材料がレーザー光を吸収して熱エ
ネルギーを得、材料の結晶構造の変化、すなわち相変化
を生じることを利用して信号を記録もしくは消去するも
のである。第2図に書換型光ディスクの従来例を示す。
光ディスク11は、例えばポリカーボネートなどの透明樹
脂板に溝形状を形成した担体17と、例えばZnSなどの薄
膜から成る断熱層14,16と、例えばTeOxなどの薄膜から
成る記録層15と、例えばポリカーボネートの保護板12と
によって構成される。このような光ディスク11にレーザ
ー光18を照射し、記録層15の相変化を生じさせる。例え
ば、未記録の状態では記録層材料は結晶相(もしくは結
晶粒の大きい状態)であり、これにレーザー光18を短時
間照射すると記録層材料が急熱急冷されて非晶質相(も
しくは結晶粒の小さい状態)に相変化し、結晶相と非晶
質相におけるレーザー光18の反射率の違いによって信号
を再生する。信号を消去する場合は、記録された部分
に、レーザー光18を比較的長時間照射すると非晶質層が
結晶相に変化して信号が消去される。すなわち、レーザ
ー光18の照射条件によって記録層材料が結晶層となるか
非晶質層となるかが決定される。結晶相となるために
は、記録層材料が溶融後、結晶成長するために除冷され
ることが必要であり、逆に非晶質相となるためには、記
録層材料が溶融後、結晶成長する時間余裕を与えない程
の短時間に急冷されることが必要である。
一般に光ディスク11の担体17としてはレーザー光18に対
し透明なガラスや光学プラスチック等が用いられるが、
保護板12等の接着に有機系の接着剤が用いられており、
これらの光学プラスチックや接着剤の耐熱性が低いため
熱的に保護する必要があること、および記録層15の損傷
を防ぐため低いレーザーパワーを用い、記録層15に吸収
された熱エネルギーの拡散を防ぐこと、等の理由により
ZnS,SiO2,Al2O3等から成る断熱層14,17で記録層15をサ
ンドイッチ状に挾み担体17上に構成されている。
また、書換型光ディスクにおいては、消去時に記録層お
よび担体に何らかの永久変形が残留してはならないた
め、レーザー光のエネルギーは精密にコントロールされ
なければならない。
発明が解決しようとする問題点 従来の光ディスクにおいて、断熱層に用いられるものは
一般に熱の不良導体であり、例えばSiO2は0.003cal/cm
・sec・℃程度、Al2O3でも0.06cal/cm・sec・℃程度で
ある。結晶相の変化により記録・消去する書換型光ディ
スクにおいては、結晶相を非晶質相とするためには、記
録層を溶融後急冷しなければならず、従来例に記した様
に記録層を熱の不良導体で挾んだ場合、迅速な急冷が行
えず、信号が良好に記録できない。
第3図に、レーザー光の強度分布と、レーザー光を照射
した時の記録層の温度分布を記す。レーザー光強度分布
24はガウス分布に類似した先鋭形で、従来例に記した様
に記録層21を熱の不良導体で挾んだ場合、記録層21内に
熱が蓄積されるので記録層内温度分23も先鋭形となる。
この結果、1ビット部19のうちわずか記録層溶融温度22
以上に加熱された溶融部20のみにおいて信号の記録もし
くは消去が行なわれるだけで、高いSN比が得れない。ま
た高いSN比を得るためレーザー光強度を増加し溶融部20
を拡げた場合、必然的に記録層21の温度も高くなり記録
層21,あるいは断熱層14,16等の劣化が生じ耐久性が劣化
する。このため、レーザー光照射条件(パルス幅,パワ
ー値等)の制約が厳しくなっている。
さらには第3図の記録層温度分布23に示す様に記録層内
での温度差が大きいため、熱応力によって記録層21が剥
離しやすいことも従来技術における問題点の1つであっ
た。
問題点を解決するための手段 前記の様な従来技術の数々の問題点を解決する一手段と
して、レーザー光に対し透明で耐熱性に優れ高熱伝導率
を有する物質を記録層の少なくとも片面に接して形成す
ることが考えられる。すなわち本発明は、少なくとも記
録層の片面に接して炭素もしくは炭素を主成分とする熱
拡散層と熱拡散層の記録層と接する面とは反対の面に対
して形成された導電性透光層とを含む光情報記録担体で
ある。
作用 熱拡散層に、レーザー光に対し透明で耐熱性に優れ高熱
伝導率を有する物質を望むならばダイヤモンドは最適な
物質の1つである。ダイヤモンドの合成方法に関して多
くの報告がある。
(参考文献) (1) 難破義捷:ダイヤモンド薄膜の低圧合成の研
究、応用機械工学、1984年月号 (2) 瀬高信雄:ダイヤモンドの低圧合成、日本産業
技術振興協会、技術資料No.138,59/6/20 (3) 松本清一郎:ダイヤモンドの低圧合成、現代化
学、1984年9月号 また、我々はダイヤモンドに近い特性を示すダイヤモン
ド状炭素膜を形成する方法を開発した(黒川英雄、他:
プラズマ・インジェクションCVD法による高硬度炭素膜
の形成及び評価、昭和60年度精機学会春季大会学術講演
会論文集、No.422)。
我々の開発した方法は、メタンガス等の炭化水素ガスを
材料ガスとして、10〜20Paの低圧力でこれをプラズマ化
し、プラズマ中のイオンを直流電界によって基板方向に
加速しつつプラズマとともに基板に噴射し、基板を加熱
することなく、5000Å/min程度の高速で成膜することが
可能なものであり、我々はプラズマ・インジェクション
CVD法(以下、PI−CVD法と記す)と称している。
PI−CVD法によって形成した膜は、SP3ないしSP2の電子
配置を含む、ダイヤモンドに近い結合状態のアモルファ
ス状炭素から成っており、ビッカース硬さは2500Kg/m
m2、以上熱伝導率は0.6cal/cm・sec・℃程度である。屈
折率は2.0〜2.8程度でほぼ透明であり、耐薬品性,耐熱
性に優れており、空気中で数百℃に加熱しても変化はみ
られなかった。膜は炭素を主成分としており、水素等の
不純物を若干含んでいる。
PI−CVD法以外の方法でも同様の炭素膜を形成できる
が、基板を加熱せずとも低温でダイヤモンド、もしくは
ダイヤモンド状炭素膜を形成するには、PI−CVD法、イ
オンビーム法、イオンプレーティング法等の様にイオン
を基板方向へ加速して堆積しつつある膜表面を衝撃し、
ダイヤモンドの合成条件を実現することが必要である。
イオンを基板方向へ加速するためには少なくとも基板表
面を導電性とし、この基板とプラズマ等のイオン供給源
との間に直流電界を印加すればよい。
PI−CVD法等によるダイヤモンド状炭素膜もしくはダイ
ヤモンド膜を光ディスクの熱拡散層として用いるなら
ば、レーザー光に対し高い光透過率と耐熱性を示し、か
つ高い熱伝導率を有することから、記録時においては結
晶相にある記録層材料がレーザー光で短時間照射されて
溶融した後、速やかに熱を拡散させるため、記録層材料
は十分短い時間で冷却され、結晶相から非晶質相へと変
態するため信号の記録が良好に行なえる。
また、記録層内での温度分布が従来では先鋭形であった
のが熱が速やかに拡散するため、温度分布がゆるやかと
なり記録層等が劣化する程度にレーザー光強度を増加せ
ずとも、溶融部が拡がるため高SN比で信号の記録が行な
える。さらに、記録層温度分布がゆるやかなため、熱応
力によって記録層が剥離しなくなる。このように、本発
明では熱の拡散が速やかに行なわれるために従来のSiO2
等の断熱層を用いる光ディスクに比べ、レーザー光の照
射条件(パルス幅、パワー値等)の制約がゆるやかであ
り、安定な記録が可能となる。
次に、消去時においては本発明によれば記録層に接した
熱拡散層の熱伝導率が良いため、照射されたレーザー光
による熱は速やかに拡散するが、記録時に比べレーザー
光の照射時間を長くすることによって急冷とはならず記
録部を除冷することができる。
以上の様に光ディスクにダイヤモンド膜もしくはダイヤ
モンド状炭素膜を形成することで、優れた特性を有する
光ディスクを提供できるが、一般に光ディスクの担体は
光学プラスチック等の弱耐熱性材料でできているため、
光ディスクを変形させずに低温でダイヤモンド膜もしく
はダイヤモンド状炭素膜を形成しなければならない。そ
のためには先述した様にイオンを基板方向へ加速する必
要があり、これはダイヤモンド膜もしくはダイヤモンド
状炭素膜を形成する基板表面に予め導電性透光層を形成
することによって実現できる。
実 施 例 第1図に本発面の一実施例を示す。レーザー光10に対し
透明な担体9には案内溝が形成されている。この実施例
においてはポリカーボネート等の光学プラスチックを射
出成形してディスク状とし、同心円状もしくはスパイラ
ル状の案内溝を形成しているが、ガラス等の基板上に光
硬化性樹脂をコーティングした上に溝形状をスタンパに
よって転写したものも用いられることがある。
担体9の案内溝上には断熱層8が形成される。断熱層8
の主たる目的は、レーザー光10により記録層5が加熱さ
れた時の熱が担体9に伝わり案内溝形状が変形するのを
防止するためであり、例えばSiO2等の熱の不良導体がス
パッタリング等によって形成される。
断熱層8の上には導電性透光層7が形成される。導電性
透光層7の主たる目的は、熱拡散層6としてダイヤモン
ド膜もしくはダイヤモンド状炭素膜等を低温で形成する
ためである。断熱層8を屈折率1.5のSiO2で構成し、熱
拡散層6を屈折率2.8のダイヤモンド状炭素膜で構成し
た場合、レーザー光10の反射を防止するために、導電性
透光層7の屈折率は2程度が望ましい。
このためSiO等の薄膜ガスパッタリング等によって形成
される。また、導電性透光層は例えば前記のSiC等の様
に炭素原子と強く結合する物質の方が導電性透光層上に
ダイヤモンド膜もしくはダイヤモンド状炭素膜等を密着
性良く形成するために好ましい。
熱拡散層6はレーザー光による相変化を有効に補助する
ものであり本発明ではダイヤモンド膜、もしくはダイヤ
モンド状炭素膜等の炭素もしくは炭素を主成分とする膜
で構成されており、耐熱性に優れていると同時に高い熱
伝導率を有する。このようなダイヤモンド膜もしくはダ
イヤモンド状炭素膜を光ディスクの熱拡散層として形成
するには、PI−CVD法、イオンビーム法、イオンプレー
ティング法等が適応可能である。
熱拡散層6の上には記録層5が形成されている。記録層
5としてはTeを主成分とする各種の薄膜が用いられる。
例えばGe−Te−sb−S系、As−Te−Ge系、Te−O−Ge−
Sn系、sn−Te−Se系等の材料が真空蒸着法、あるいはス
パッタリング法等によって形成される。
記録層5の上には断熱層4が形成される。この断熱層4
は、レーザー光10により記録層5が加熱された時の熱が
接着層3に直接伝わり接着性が劣化するのを防止するこ
と、および記録層5と接着層3が直接接触し、記録層を
化学的に侵すのを防止することを主たる目的としてお
り、SiO2等がスパッタリング等で形成される。
このようにして担体9上に各層を形成し接着層3を介し
てポリカーボネート等の保護板2を接着し、光ディスク
1が作製される。図においてはレーザー光9を片方の面
からのみ照射して用いる例を示したが、担体9,断熱層8,
導電性透光層7,熱拡散層6,記録層5,断熱層4,接着層3を
同様に形成して、両方の面からレーザー光を照射して使
用可能な構成としてもよい。また、担体9に案内溝を持
たない構成においても本発明の効果は同様に発揮され
る。
また、担体9が耐熱性材料で構成される場合においては
断熱層8をあえて形成する必要はなく、担体9上に導電
性透光層7を直接形成してもかまわない。
また、第1図に示す様にレーザー光10が光ディスク1の
片方から照射される場合においても、記録層5と断熱層
4との間にダイヤモンド膜もしくはダイヤモンド状炭素
膜等から成る熱拡散層を形成したものも本発明の一例で
ある。
発明の効果 記録層の少なくとも片面に高熱伝導率の熱拡散層を密着
して形成することにより、記録時の短時間のレーザー光
照射においては記録層が速やかに冷却され、記録層は確
実に相変化を起す。
また消去用として用いる場合には比較的長い時間のレー
ザー光照射においては過大な熱応力が発生せず、記録層
が除冷され、記録層は確実に相変化を起す。
さらに記録層の溶融部が拡がるために高SN比で信号の記
録・消去が行なえる。
この様に本発明による光ディスクは実用特性に優れたも
のである。
なお本発明は記録層の相変化により信号を記録もしくは
消去する光ディスクのみに限定するものではなく、例え
ば光照射による記録層の磁性変化でも信号を記録もしく
は消去する光磁気記録担体等にも本発明は同様な作用、
効果を発揮できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における光情報記録担体の断
面図、第2図は従来例における光情報記録担体の断面
図、第3図は同記録担体説明のための模式図である。 1……光ディスク、2……保護板、3……接着層、4…
…断熱層、5……記録層、6……耐熱層、7……導電性
透光層、8……断熱層、9……担体、10……レーザー
光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光照射により信号を記録もしくは消去する
    記録層と、少なくとも前記記録層の片面に接して形成さ
    れた炭素もしくは炭素を主成分とする熱拡散層と、この
    熱拡散層の前記記録層と接する面とは反対の面に接して
    形成された導電性透光層とを含む光情報記録担体。
JP61202208A 1986-08-28 1986-08-28 光情報記録担体 Expired - Lifetime JPH0721876B2 (ja)

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JPS6356828A JPS6356828A (ja) 1988-03-11
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