JPH07235078A - 相変化型光ディスク - Google Patents

相変化型光ディスク

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JPH07235078A
JPH07235078A JP6022428A JP2242894A JPH07235078A JP H07235078 A JPH07235078 A JP H07235078A JP 6022428 A JP6022428 A JP 6022428A JP 2242894 A JP2242894 A JP 2242894A JP H07235078 A JPH07235078 A JP H07235078A
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JP
Japan
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recording layer
layer
crit
state
amorphous state
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6022428A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Furuya
一之 古谷
Isao Morimoto
勲 森本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なくとも透明基板と、結晶−非晶質の相変
化を生じる記録層とから成る相変化型光ディスクにおい
て、記録層の結晶状態および非晶質状態の消衰定数
c ,ka が式(1) ka <kcrit. <kc (1) (ここで、kcrit. は消衰定数の臨界値であり、 kcrit. =A(na −3)2 +B A=d/2500+1/8 B=−3d/2500+2 na は記録層の非晶質状態の屈折率、dは記録層の膜厚
(オングストロ−ム)を表す)の関係を満足する。 【効果】 記録層と透明基板間に挟まれた誘電体保護層
の厚みに対する反射率の周期的な変化が、非晶質状態と
結晶状態とで逆位相に近い状態となり、振幅の大きな再
生信号を得ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも透明基板
と、結晶−非晶質の相変化を生じる記録層とから成る相
変化型光ディスクに関するものであり、特に、再生信号
振幅の大きい相変化型光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光記録媒体は、高度情報化社会に
おける記録媒体の中心的役割を担うものとして注目さ
れ、積極的な研究が進められている。このような光記録
媒体の形態として、光ディスクは最も有力なものであ
り、現在文書ファイルやデ−タファイルなどに実用化さ
れつつある。
【0003】このような光ディスクには、コンパクトデ
ィスクやレ−ザ−ディスクに代表される再生専用型、ユ
−ザ−による情報の書き込みが可能な追記型、情報の書
き換えが可能な書き換え可能型の三種類がある。このう
ち書き換え可能型には光磁気方式と相変化方式とがあ
り、相変化方式には結晶−非晶質の相変化を生じる材料
を記録層として用いる。
【0004】この記録層に強いパワ−のレ−ザ光を短時
間照射し、融点以上に急熱して融解させた後に急冷する
ことにより非晶質状態が形成され、これより弱いパワ−
のレ−ザ光の照射で融点より低い結晶化可能温度範囲ま
で昇温することにより結晶状態が形成される。このよう
な相変化型光ディスクの従来のものは、基板上に3層ま
たは4層の多層膜を有する積層構造となっている。即
ち、ポリカ−ボネ−ト樹脂などの透明基板上に直接記録
層を形成せずに、記録層の上下面を透明な保護層で保護
したり反射層を設けてあるため、保護層は干渉層として
の作用も有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の相変化型光ディスクにおいては、結晶状態と
非晶質状態における光の反射率が、透明基板と記録層と
の間の保護層の厚みに対して同じ様に増減するため大き
な信号振幅を得ることは困難であった。本発明は、この
ような課題を解決するものであり、記録層の複素屈折率
n+ik(nは屈折率、kは消衰定数を表す)を適当な
値に選ぶことにより、大きな信号振幅を得ることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも透
明基板と、結晶−非晶質の相変化を生じる記録層とから
成り、消去状態が結晶、記録状態が非晶質である相変化
型光ディスクにおいて、記録層が結晶状態である場合の
光学定数と、非晶質状態である場合の光学定数とが、あ
る関係式を満足するときに大きな信号振幅が得られるこ
とを特徴とする相変化型光ディスクに関する。
【0007】すなわち本発明は、記録層の結晶状態およ
び非晶質状態の消衰定数kc ,kaが式(1) ka <kcrit. <kc (1) (ここで、kcrit. は衰消定数の臨界値であり、 kcrit. =A(na −3)2 +B A=d/2500+1/8 B=−3d/2500+2 na は記録層の非晶質状態の屈折率、dは記録層の膜厚
(オングストロ−ム)を表す)の関係を満足する相変化
型光ディスクである。
【0008】さらに、本発明は、記録層の非晶質状態の
屈折率na が na <ncrit. (ここで、ncrit. は屈折率の臨界値であり、 ncrit. =Cka 2 +D C=d/6250 D=−d/300+5 を表す)の関係を満足する相変化型光ディスクに関す
る。
【0009】前記記録層の厚みは、1000オングスト
ロ−ム以下が好ましく、100〜500オングストロ−
ムの範囲が良好な記録・消去・再生を行なうためにより
好ましい。本発明の相変化型光ディスクによれば、記録
層と透明基板間に挟まれた誘電体保護層の厚み(以下、
下層膜厚という)に対する反射率の周期的な変化が、非
晶質状態と結晶状態とで逆位相に近い状態となり、振幅
の大きな再生信号を得ることができる。
【0010】すなわち、相変化型光ディスクでは、2つ
の状態間の反射率差が再生信号となる。通常、この2つ
の状態の反射率は、下層膜厚に対して周期的に変化し、
かつその変化が同位相状態に近いため、振幅の大きな再
生信号を得るには限界があった。これにくらべて、本発
明の相変化型光ディスクでは、光学定数が前記範囲の記
録層を用いることにより、下層膜厚に対する反射率の周
期的な変化が、非晶質状態と結晶状態とで逆位相に近い
状態となり、振幅の大きな再生信号を得ることが可能と
なる。以下に本発明の詳細な説明を行なう。
【0011】再生信号は、図8に示すようにレ−ザ−光
の入射側界面にて反射する光(L1)と、それに対向す
る側の界面にて反射する光(L2 )との合成により決定
され、L1 ,L2 の振幅の大小関係および位相差により
再生信号の振幅が決められる。L1 ,L2 の位相差は記
録層の膜厚、光学定数により決定される。図9に下層膜
厚に対する結晶状態、非晶質状態の反射率の変化を示
す。L1 ,L2 の大小関係が下層膜厚に対して周期的に
変化するため、結晶状態、非晶質状態の反射率はともに
図9に示したように周期的に変化する。図9に示した結
晶状態と非晶質状態のそれぞれに対する反射率最大とな
る下層膜厚の差(反射率最小となる下層膜厚の差でも同
じ)を周期ずれと定義する。記録層の結晶状態の消衰係
数kc 、非晶質状態の消衰係数ka がともに大きな値を
取る場合、どちらもL1 が支配的となり、再生信号振幅
は下層膜厚に対して結晶状態と非晶質状態の周期ずれは
発生しない。
【0012】非晶質状態のka 、結晶状態のkc を、前
記式(1)の関係を満足する範囲から選ぶことにより、
非晶質状態においてはL2 が支配的となり、また結晶状
態においてはL1 が支配的となるため、再生信号振幅は
結晶状態と非晶質状態とで下層膜厚に対して周期ずれが
発生する。図10に示す様に、消衰定数kには周期ずれ
を発生させる臨界値(kcrit. )が存在し、k=k
crit. においてL1 とL2 を合成した振幅、すなわち再
生信号が最小になる。
【0013】非晶質状態の屈折率na もL1 ,L2 の大
小関係を決定するのに大きな役割を有しており、na
大きな値の場合は記録層と透明基板間の誘電体保護層
(下層誘電体保護層)と記録層との界面の反射率が高く
なりL1 が支配的になるため、結晶状態の再生信号との
周期ずれは発生しない。na が na <ncrit. を満足するときL2 が支配的となり周期ずれが発生す
る。図11に示すように、nにもkと同様に周期ずれを
発生させる臨界値(ncrit. )が存在し、n=ncr it.
において再生信号は最小になる。
【0014】記録層の膜厚が厚い場合は、記録層内を透
過するレ−ザ−光の減衰が大きく、L2 を小さくしてし
まうため、周期ずれは発生しない。したがって記録層は
1000オングストロ−ム以下とすることにより、周期
ずれさせることが可能になる。図1に、本発明の相変化
型光ディスクの一実施例の断面図を示す。図1において
1は基板、2は誘電体保護層、3は記録層、4は誘電体
保護層、5は金属反射層である。なお本発明において反
射層のうえに変形防止、機械強度向上のため、光硬化樹
脂または熱硬化樹脂によるハ−ドコ−ト層を設けてもよ
い。
【0015】基板1の構成材料としてはポリカ−ボネ−
ト、ガラス、アクリル樹脂など、レ−ザ−の波長に対し
て透明な材料であれば任意の材料のなかから選ぶことが
可能である。誘電体保護層2および4の材料としては高
温高湿環境化における信頼性、変形防止などの観点よ
り、一般に、SiOX ,Al2 3 ,ZrO2 ,Ta2
5 ,Si3 4 ,AlN,ZnSまたはSiCなどの
金属および半金属の酸化物、窒化物または硫化物を単独
または混合して用いることができる。
【0016】記録層3の材料としては、前記光学定数範
囲を満足するもののなかから任意に選ぶことが可能であ
り、例えばGe−Sb−Teにより実現可能である。光
学定数は、各材料の組成割合や、スパッタ条件を調整す
ることにより、所望の値とすることができる。つぎに、
光学計算により記録層の膜厚と光学定数の臨界値(n
crit. ,kcrit . )の相関を求めた。計算に用いた基
板、誘電体保護層および金属反射層の光学定数を表1に
示す。
【0017】図2は記録層のna を変えたときのk
crit. の変化である。これよりkcrit.をna の関数で
表わすと kcrit. =A(na −3)2 +B で近似される。図3に示すように、A,Bは記録層の膜
厚(d)(単位:オングストロ−ム)により決定され、 A=d/2500+1/8 B=−3d/2500+2 で表わすことができる。
【0018】図4は記録層のka を変えたときのn
crit. の変化である。これよりncrit.をka の関数で
表わすと ncrit. =Cka 2 +D で近似される。図5に示すように、C,Dは記録層の膜
厚により決定され、 C=d/6250 D=−d/300+5 で表わすことができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
【0020】
【実施例1、比較例1】層構成設計の具体例として記録
層にGe40Sb8 Te50を、誘電体保護層にZnS+S
iO2 を、金属反射層にAlを用いた。表2にこれらの
材料の複素屈折率の実測値を示す。図6に表2の光学定
数を用いて計算した、誘電体保護層2の厚みと、結晶化
前後の反射率との相関を示す。反射率は基板を介してレ
−ザ−光を入射したときの値である。結晶化前の反射率
と結晶化後の反射率とがほぼ半周期の周期ずれをおこし
ており、誘電体保護層2の厚み1500オングストロ−
ム近傍、またはそれに整数倍の誘電体保護層2の周期を
加えた厚みにおいて、結晶化前反射率の極小値と結晶化
後反射率の極大値とにより、大きな信号振幅を得ること
ができる。比較例1として、表3の記録層の光学定数を
用いたときの誘電体保護層2の厚みと、結晶化前後の反
射率の相関を示す。
【0021】図7より結晶化前後で反射率の周期ずれは
ほとんどないことが分かる。結晶状態反射率が最大とな
る下層膜厚における反射率とコントラストを、実施例1
および比較例1について求めた結果を表4に示す。コン
トラストは結晶化後反射率をRc ,結晶化前反射率をR
a とすると次式で表わされる。 コントラスト=(Rc −Ra )/Rc (Rc −Ra )は再生信号強度、Rc は雑音強度を決定
しているので、コントラストはC/N比を決める重要な
要素である。比較例1に比較して、実施例1は大きなコ
ントラストが得られ、高いC/N比が得られる。
【0022】
【実施例2、比較例2】ガラス基板上にZnS+SiO
2 1500オングストロ−ム、Ge−Sb−Te250
オングストロ−ム、ZnS+SiO2 100オングスト
ロ−ム、Al1000オングストロ−ムの順にスパッタ
法により積層し、図1に示す層構成の記録媒体を作成し
た。このときスパッタ条件、各材料の組成を調整するこ
とにより表2の光学定数と一致するように成膜を行なっ
た。このときのkcrit. を求めると1.84であり、k
a は0.80、kc は2.95である。
【0023】また比較例2として、記録層の光学定数を
スパッタ条件、組成により表3の値に調整した以外は実
施例2と同一層構成の記録媒体を成膜した。この膜は、
cr it. =1.75に対し、ka =2.07、kc
4.33であり、式(1)の関係を満足しない。 実施
例2および比較例2の記録媒体の結晶化前後の反射率変
化を測定した。結晶化は250℃のオ−ブン内に10分
間放置することにより行なった。表5に結晶化前後での
反射率およびコントラストを示す。
【0024】比較例2に比較して、実施例2はコントラ
ストが大きく、高いC/N比が得られた。比較例2の記
録層を用いても、誘電体保護層2の厚みを最適化するこ
とにより、Ra を下げて、コントラストを大きくするこ
とは可能であるが、この場合Rc も同時に下がるためフ
ォ−カスサ−ボ、トラッキングサ−ボが不安定になる可
能性がある。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、記録層と透明基板間に
挟まれた誘電体保護層の厚みに対する反射率の周期的な
変化が、非晶質状態と結晶状態とで逆位相に近い状態と
なるので、振幅の大きな再生信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一例を示す相変化型光ディスクの断
面図である。
【図2】消衰定数kcrit. の屈折率na 依存性を示す図
である。
【図3】定数A,Bの記録層膜厚依存性を示す図であ
る。
【図4】屈折率ncrit. の消衰定数ka 依存性を示す図
である。
【図5】定数C,Dの記録層膜厚依存性を示す図であ
る。
【図6】この発明の光学定数範囲を用いた、結晶状態と
非晶質状態の反射率の下層誘電体保護層膜厚依存性を示
す図である。
【図7】この発明の光学定数範囲外を用いた、結晶状態
と非晶質状態の反射率の下層誘電体保護層膜厚依存性を
示す図である。
【図8】入射されたレ−ザ−光の記録層の両界面での反
射を示す図である。
【図9】結晶状態と非晶質状態の反射率の下層誘電体保
護層膜厚に対する周期ずれを示す図である。
【図10】反射率の下層誘電体保護層膜厚に対する周期
ずれを発生させるkcrit. を示す図である。
【図11】反射率の下層誘電体保護層膜厚に対する周期
ずれを発生させるncrit. を示す図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2 下層誘電体保護層 3 記録層 4 上層誘電体保護層 5 反射層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも透明基板と、結晶−非晶質の
    相変化を生じる記録層とから成る相変化型光ディスクに
    おいて、前記記録層の結晶状態の消衰係数k c ,および
    非晶質状態の消衰定数ka が式(1) ka <kcrit. <kc (1) (ここで、kcrit. は消衰定数の臨界値であり、 kcrit. =A(na −3)2 +B A=d/2500+1/8 B=−3d/2500+2 na は記録層の非晶質状態の屈折率、dは記録層の膜厚
    (オングストロ−ム)を表す)の関係を満足する相変化
    型光ディスク。
  2. 【請求項2】 前記記録層の非晶質状態の屈折率na が na <ncrit. (ここで、ncrit. は屈折率の臨界値であり、 ncrit. =Cka 2 +D C=d/6250 D=−d/300+5 を表す)の関係を満足する請求項1記載の相変化型光デ
    ィスク。
JP6022428A 1994-02-21 1994-02-21 相変化型光ディスク Withdrawn JPH07235078A (ja)

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