JPH07249237A

JPH07249237A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH07249237A
Application number: JP6038438A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takatsuka; 裕二高塚
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】記録ビット長をレーザ光のスポット径の半分
以下とすることを可能とし、高記録密度を実現する。【構成】透明基板１１上に再生用レーザ光により溶融
可能な金属材料よりなる再生膜１３を形成し、その上に
記録用レーザ光により穴１５ａが開けられる穴開け型記
録膜１５を形成する。情報再生時において、レーザスポ
ットの高温中央部と穴１５ａとが重なった時のみ、その
穴１５ａ上の再生膜１３が溶融して液体となるように
し、一方記録膜１５の残っている部分における再生膜１
３は溶融せず、常に固体の状態を維持するようにし、固
体と液体との反射率の差を利用して情報を読取る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザ光照射により、
数値、文書、映像、音楽等の情報を１回のみ記録でき、
かつレーザ光を照射してその反射光を検出することによ
り、その記録された情報を読取ることができる光ディス
クや光カード等の１回記録可能な、いわゆるＷＯＲＭ型
（追記型）の光記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光により情報を記録、再生するＷ
ＯＲＭ型の光ディスクは１回記録可能媒体として広く用
いられ、小型で大容量な情報記録媒体として、その有用
性は高く評価されている。また、ＷＯＲＭ型の光カード
も小型で大容量な情報記録媒体として高く評価されてい
る。従来用いられているこれらＷＯＲＭ型の光ディスク
や光カード等のＷＯＲＭ型光記録媒体は、一般にレーザ
光照射により、基板上の記録膜に記録ビットに対応して
穴を開けて情報を記録し、レーザ光を使用してその穴の
有無による反射光量の変化を検出することにより、記録
された情報を読取るものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の光記録媒体で
は、記録すべき情報量の増大や媒体保管時の省スペース
化に対処すべく、さらに小型大容量化を図った媒体が求
められており、即ち情報記録密度のさらなる向上が必要
とされている。しかしながら、記録ビットに対応して記
録膜に穴を開け、その穴の有無による反射光量の変化を
検出して情報を読取る従来の光記録媒体においては、レ
ーザ光のスポット径より小さな穴を開けることは可能で
あることが確認されているものの、記録ビット長をレー
ザ光のスポット径の半分より小さくすると、再生時にお
いて隣接ビットからの光の干渉が大きくなって、検出す
べき記録ビットからの信号を識別することが困難とな
り、即ち再生不能となるため、記録ビット長をスポット
径の半分より小さくすることはできず、つまり高記録密
度化においてはレーザ光のスポット径による限界が存在
していた。

【０００４】レーザ光のスポット径はピーク強度の１／
ｅ²となるレーザ光の径で定義され、このスポット径Ｗ
はレーザ光の波長λと対物レンズの開口数ＮＡから次式
を用いて求められる。Ｗ≒２Ｋλ／ＮＡ但し、Ｋ：定数（約
０.4）現在、実用されている対物レンズの開口数ＮＡは0.４か
ら0.６であり、また半導体レーザの波長λは０.8３μm
あるいは０.7８μm である。従って、現状での最小スポ
ット径は１μm 程度となり、最小記録ビット長は０.5μ
m 程度となる。例えば将来レーザ波長の短波長化が進め
ば、記録ビット長を小さくすることは可能であるもの
の、いずれにしても情報再生時においてはレーザ光のス
ポット径による限界が存在し、穴の有無による反射光量
変化を検出する従来の光記録媒体では、記録密度はレー
ザ光波長によって決まる限度以上には向上しないものと
なっている。

【０００５】この発明の目的は上記問題点を解決し、記
録ビット長をレーザ光のスポット径の半分以下とするこ
とができ、よって高記録密度を実現できるＷＯＲＭ型の
光記録媒体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ光に
より情報が記録、再生される光記録媒体において、透明
基板上に再生用レーザ光により溶融可能な金属材料より
なる再生膜を形成し、その再生膜上に記録用レーザ光に
より穴が開けられる穴開け型記録膜を形成したものであ
る。

【０００７】

【作用】上記のように構成されたこの発明では、情報再
生時にレーザスポット内の温度分布によりレーザ光が照
射された再生膜にできる温度分布を利用するものであっ
て、最も高温であるレーザスポット中央部の温度によっ
てのみ、記録膜の穴開け部と対向する再生膜が溶融して
液体状になるようにし、一方記録膜の残っている部分に
おける再生膜は溶融せず、固体の状態を維持するように
し、固体と液体との反射率の差を利用することによっ
て、記録されている情報が読取られる。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例を図１を参照して説明す
る。ガラス、ポリカーボネイト、エポキシ樹脂あるいは
ポリオレフィン樹脂等よりなり、記録トラックに光ヘッ
ドを導くための連続溝やピット（いずれも図示せず）が
必要に応じて形成された透明基板１１上に無機誘電体膜
１２が形成され、その上に再生用レーザ光により溶融可
能な金属材料よりなる再生膜１３が形成される。再生膜
１３上にはさらに無機誘電体膜１４が形成され、その上
に記録用レーザ光により穴が開けられる穴開け型記録膜
１５が形成される。

【０００９】図２は上記のように構成された光記録媒体
における情報の記録及び再生を孤立記録ビットを例に示
したものである。記録用レーザ光１６が図２Ａに示すよ
うに透明基板１１側から照射され、再生膜１３の透明基
板１１側の面にレーザスポットが形成される。再生膜１
３は記録用レーザ光１６を吸収して発熱し、その熱が記
録膜１５に伝わる。再生膜１３からの熱により昇温し、
所定の温度に達した部分（図２Ａ中、ハッチングで示
す）において、記録膜１５は蒸発し、その部分に図２Ｂ
に示すように穴１５ａが形成され、孤立ビットが記録さ
れる。２値（０，１）情報に対し、穴１５ａ即ち記録膜
１５のない部分が例えば“１”に対応され、記録膜１５
のある部分が“０”に対応される。なお、穴１５ａの
径、即ち記録ビット長は記録膜１５の構成材料、膜厚及
びレーザパワー等を所要の値に選定することにより、ス
ポット径Ｗより小さくすることができる。

【００１０】記録膜１５を構成する材料としては、Ｔｅ
に例えばＳｅ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｂｉ等の金属
を少量添加したＴｅ系合金が用いられ、好ましくはＴｅ
ＳｅＰｂ３元合金が使用される。Ｔｅに添加される他元
素の添加量は多くても２〜４原子％程度とされる。な
お、穴開け型の記録膜としては、ＴｅをＣＨ₄雰囲気中
でスパッタリングしたプラズマ重合膜、ＴｅＣＳ₂プラ
ズマ重合膜、シアニン系色素を用いた有機樹脂系記録膜
や銀−ゼラチン系の記録膜なども知られているが、熱伝
導率がいずれもＴｅ系合金膜より１桁以上小さいため、
この発明における記録膜１５には使用できない。

【００１１】記録膜１５の膜厚としては、穴１５ａの開
けやすさや穴１５ａの形状から、１０００Å以下が好ま
しく、一方熱伝導の観点からは３００Å以上であること
が好ましい。後述する再生時の温度上昇による穴１５ａ
形状の劣化を防ぎ、信頼性を増大させるため、記録膜１
５を低融点材料と、その低融点材料と融合して高融点物
質を作る穴開け型記録材料との２層構造としても良い。
この際、低融点材料よりなる層は再生膜１３側に位置さ
れる。例えば低融点材料としてＳｎ，穴開け型記録材料
としてＴｅ系合金を用いると、記録用レーザ光１６によ
る穴開け時に、それら２層が反応してＴｅ−Ｓｎ系の高
融点物質が穴１５ａの周辺部に生成される。このよう
に、穴１５ａ周辺部に高融点物質が生成されるようにす
れば、繰り返し再生等で記録膜１５の温度上昇が起こっ
ても、穴形状の劣化を防止することができる。

【００１２】また、記録膜１５の再生膜１３側の面に接
して、穴１５ａを開けやすくするためのトリガー膜とし
てフロロカーボン膜や銅フタロシアニン膜あるいはＴｅ
の薄膜を形成してもよい。図２Ｃは記録膜１５に穴１５
ａが形成された光記録媒体に、再生用レーザ光１７が照
射され、再生膜１３の透明基板１１側の面にレーザスポ
ット１７ａが形成された状態及び再生用レーザ光１７に
対する光記録媒体の相対移動方向を矢印方向１８とした
時の再生膜１３の各位置と温度との関係を示したもので
ある。

【００１３】再生用レーザ光１７の照射により溶融可能
な金属材料よりなる再生膜１３は、膜厚、融点、レーザ
パワー及び記録膜１５の膜厚等を所要の値に選定するこ
とにより、レーザスポット１７ａの中央高温部と記録膜
１５の穴１５ａとが重なった場合にのみ、その穴１５ａ
と対向する部分が溶融するようにされる。これは、記録
膜１５の残っている部分においては再生用レーザ光１７
の照射によって再生膜１３に発生する熱が記録膜１５を
伝わって拡散され、再生膜１３の温度上昇が抑えられる
ことによって融点に達しないようにすることができ、一
方記録膜１５のない部分においては熱が再生膜１３から
逃げにくいため、温度が上昇して再生膜１３の融点に達
するようにすることができることによる。

【００１４】従って、図２Ｃに示すように、穴１５ａと
レーザスポット１７ａの高温中央部とが重なった場合
に、その穴１５ａと対向する部分において、再生膜１３
の温度が融点に達し、再生膜１３が溶融して液体（図２
Ｃ中、ハッチングで示す）となる。液体となった部分の
反射率は前後の固体部分に対して低下し、反射光量が低
下するため、反射光量の変化を検出することにより、記
録膜１５に記録されている孤立ビットを読取ることがで
きる。

【００１５】一般に、この種の光記録媒体の使用温度は
０℃から８０℃程度であり、また記録情報の再生には
０.8mW程度以上のレーザパワーが必要である。使用温度
と再生時のレーザ光照射による穴１５ａのある部分とな
い部分との温度差を考えると、再生膜１３を構成する金
属材料の融点は１５０℃より高いことが望ましい。一
方、再生用レーザパワー等から考えると、金属材料の融
点は６００℃以下が好ましく、さらに透明基板１１の材
料に有機樹脂を用いる場合には、有機樹脂が高温により
劣化することが考えられるので５００℃以下が望まし
い。

【００１６】再生膜１３の膜厚は光の透過が少なく、熱
容量は小さいことが望ましいので、１５０Åから５００
Å程度が好ましい。再生膜１３を構成する金属材料とし
ては、Ｉｎ，Ｐｂ，ＳｎやＳｅ等の金属及びその合金、
あるいはＧａＴｅ，ＧｅＴｅ，ＳｂＴｅ，ＩｎＳｅ，Ａ
ｇＺｎの２元合金系、ＧｅＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＳｅ，Ｃ
ｕＡｌＮｉ等の３元合金系が使用される。なお、所望の
融点を得るためには、組成を調整することにより、容易
に融点を調整できるＧａＴｅ，ＧｅＴｅ，ＳｂＴｅ，Ｉ
ｎＳｅなる組成の２元非晶質合金群あるいはＧｅＳｂＴ
ｅ，ＩｎＳｂＳｅなる組成の３元非晶質合金群のなかか
ら選択した材料を用いるのが好ましい。

【００１７】図１，２に示した実施例では、再生膜１３
を一対の無機誘電体膜１２，１４で挟持した構成として
いるが、再生膜１３をこのように無機誘電体膜１２，１
４で挟み込むことによって、再生膜１３は保護され、空
気や記録膜１５，あるいは例えば透明基板１１に樹脂材
を用いた場合に、その透明基板１１と接しないようにさ
れるため、再生膜１３を構成する金属材料が情報記録、
再生時に空気や記録膜材料、あるいは樹脂と化学反応を
起こすことがなく、よって情報の再生信頼性を向上させ
ることができる。

【００１８】無機誘電体膜１２，１４を構成する材料と
しては、各種酸化物や窒化物等を用いることができる
が、それぞれＳｉＮｘ，ＴａＯｘあるいはＺｎＳを用い
るのが好ましい。なお、無機誘電体膜１２と１４とは必
ずしも同一材料で構成する必要はない。また、これら無
機誘電体膜１２，１４の膜厚は、光学的、熱的な観点か
ら共に２００Åから２０００Åの間とするのが望まし
い。無機誘電体膜１２は光を良好に透過すべく、透明で
あることが望ましい。

【００１９】なお、例えば透明基板１１の材料として耐
熱性に優れたガラスを用いる場合には、無機誘電体膜１
２を省略し、透明基板１１上に直接再生膜１３を形成す
ることもできる。図３はレーザスポット１７ａ内に、３
つの穴１５ａが存在する場合を示したものである。この
ように、複数の穴１５ａがレーザスポット１７ａ内に存
在したとしても、レーザスポット１７ａの高温中央部に
位置しない穴１５ａ上の再生膜１３の温度は融点に達し
ないため、固体のままで反射率は低下せず、即ちレーザ
スポット１７ａの中央部に位置した穴１５ａ上の再生膜
１３のみが液体となり、実質的に記録膜１５に１つの穴
１５ａが形成されているものとして検出される。

【００２０】このように、この発明による光記録媒体で
は、レーザスポット１７ａの中央部に記録膜１５の穴１
５ａが位置した場合には、その穴１５ａ上の再生膜１３
が溶融して液体となり、反射率が低下することにより、
再生用レーザ光１７の反射光量が低下し、一方記録膜１
５が残っている部分が位置した場合には、その上の再生
膜１３は固体のままであるため、反射光量は低下しな
い。従って、反射光量の変化を検出することにより、レ
ーザスポット１７ａの中央部に位置した記録情報を読取
ることができ、かつその読取りは実質的にレーザスポッ
ト１７ａの中央高温部によって行われるものであるた
め、従来の光記録媒体では読取りが不可能であった、記
録ビット長がレーザ光のスポット径Ｗの半分以下であっ
ても読取ることができる。

【００２１】つまり、従来再生性能より最小記録ビット
長は０.5μm 程度が限界であったのに対し、この発明に
よる光記録媒体では記録ビット長を０.4μm 以下とする
ことができる。なお、図３に示した例は、記録ビット長
をスポット径Ｗの１／５としたものであり、スポット径
Ｗを例えば１.2５μm とすれば、記録ビット長は０.2５
μm となる。

【００２２】なお、この発明による光記録媒体は穴開け
型の記録膜１５を用いているため、例えば光ディスクと
する場合には、図４に示すようにエアーサンドイッチ型
の光ディスク構造とすることが望ましい。図中、２１は
ハブ、２２はスペーサ、２３は空気を示す。次に、実際
に媒体を製造して性能確認試験を行った結果について述
べる。

【００２３】＜実験例＞円形で１.6μm 間隔の溝付きポ
リカーボネイト基板１１上に無機誘電体膜１２としてＳ
ｉＮｘをスパッタリング法により１２００Å成膜し、さ
らに再生膜１３としてＧa₁₂Ｔe₈₈（融点４３2.５℃）
を４００Å成膜した。そして、再生膜１３の上に無機誘
電体膜１４としてスパッタリング法によりＳｉＮｘを３
００Å形成した。無機誘電体膜１４上に低融点材料層と
してＳｎを３０Å蒸着し、その上に穴開け型記録材料層
としてＴｅＳｅＰｂをスパッタリング法により５００Å
成膜し、２層構造よりなる記録膜１５を形成した。この
ようにして作成した２枚の光記録媒体を、その最外周部
及び最内周部において、それぞれスペーサ２２を介して
エポシキ樹脂製接着剤で貼り合わせ、ハブ２１を装着し
てエアーサンドイッチ型の光ディスクを作成した。

【００２４】＜比較例＞円形で１.6μm 間隔の溝付きポ
リカーボネイト基板１１上に無機誘電体膜１２としてＳ
ｉＮｘをスパッタリング法により１２００Å成膜し、そ
の上に低融点材料層としてＳｎを３０Å蒸着し、さらに
穴開け型記録層としてＴｅＳｅＰｂをスパッタリング法
により５００Å成膜した。このようにして作成した２枚
の光記録媒体を用い、実験例と同様にエアーサンドイッ
チ型の光ディスクを作成した。

【００２５】＜性能確認試験＞実験例の光記録媒体の性
能を確認するため、対物レンズの開口数ＮＡ＝０.53,レ
ーザ波長λ＝０.8３μm の光ヘッドを用い、線速度５.6
５m/sec ，レーザパワー８mWで、７ＭHzデューティ２２
％の単一パターンの信号を記録し、レーザパワー２mWで
再生した。この時の記録ビット長は約０.4μm となっ
た。なお、レーザスポット径Ｗは１.2５μm となるの
で、従来可能とされた最も高密度記録では、記録ビット
長は約０.6３μm である。実験例の記録ビット長０.4μ
m では1.５６倍の記録密度になる。

【００２６】実験例による光記録媒体の単一パターンで
のＣＮＲは４６dBであり、実用上ＣＮＲは４５dB以上必
要とされているため、十分記録再生が可能であることが
分かった。比較例の光記録媒体に、実験例と同じ記録装
置を用いてレーザパワー６mWで、実験例と同じ単一パタ
ーンを記録し、レーザパワー２mWで再生した。この時、
比較例の記録媒体から得られたＣＮＲは２８dBであっ
た。なお、記録後の記録膜を顕微鏡観察した結果、記録
ビット長は約０.4μm であり、高密度の記録は可能であ
ったことが分かった。従って、比較例の光記録媒体では
高密度記録しても記録ビット間の干渉のため、再生でき
ないことが確認できた。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による光
記録媒体によれば、記録ビット長をレーザ光のスポット
径の半分以下とすることができ、高記録密度を実現でき
るため、光記録媒体の小型大容量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による光記録媒体の一実施例を示す断
面図。

【図２】この発明による光記録媒体の一実施例における
孤立記録ビットの記録、再生を説明するための図。

【図３】この発明による光記録媒体の一実施例におい
て、記録膜に形成された穴がレーザスポット内に複数存
在する時の再生を説明するための図。

【図４】この発明による光記録媒体を用いて構成したエ
アーサンドイッチ型光ディスクを示す断面図。

【符号の説明】

１１透明基板１２，１４無機誘電体膜１３再生膜１５記録膜１５ａ穴１６記録用レーザ光１７再生用レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 7/00 Ｎ 9464−5Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光により情報が記録、再生される
光記録媒体において、透明基板上に再生用レーザ光により溶融可能な金属材料
よりなる再生膜が形成され、その再生膜上に記録用レーザ光により穴が開けられる穴
開け型記録膜が形成されていることを特徴とする光記録
媒体。
【請求項２】上記金属材料がＧａＴｅ，ＧｅＴｅ，Ｓ
ｂＴｅ，ＩｎＳｅなる組成の２元非晶質合金群及びＧｅ
ＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＳｅなる組成の３元非晶質合金群の
なかから選ばれた１つであることを特徴とする請求項１
記載の光記録媒体。
【請求項３】上記記録膜がＴｅ系合金よりなることを
特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項４】上記記録膜が低融点材料とその低融点材
料と融合して高融点物質を作る穴開け型記録材料との２
層構造よりなり、上記低融点材料よりなる層が上記再生
膜側に位置されていることを特徴とする請求項１記載の
光記録媒体。
【請求項５】上記低融点材料がＳｎ，上記穴開け型記
録材料がＴｅ系合金であることを特徴とする請求項４記
載の光記録媒体。