JPH0757301A

JPH0757301A - 光情報記録媒体

Info

Publication number: JPH0757301A
Application number: JP5199735A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nishimura; 和浩西村; Isao Morimoto; 勲森本
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】相変化型光ディスク等の光情報記録媒体におい
て、単一ビームによるオーバーライトであっても、再生
信号に含まれるジッター量を少なくしながら、繰り返し
可能回数が良好なものとする。【構成】反射層を、第一の反射層５と第二の反射層６と
の二層構造に形成した。第一の反射層５を、消衰係数を
ｋ、屈折率をｎとしたときに下記の（１）式を満たす材
料で構成し、第二の反射層６を、第一の反射層をなす材
料より熱伝導率の大きい材料で構成した。ｋ≦０．７６ｎ＋１．８……（１）【効果】第一の反射層５によりジッター量が減少され、
第二の反射層６により繰り返し可能回数が良好なものと
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光や熱等を利用して情
報を記録、再生、消去する光情報記録媒体に関し、特
に、情報を高速かつ高密度に記録、再生、消去すること
ができる光情報記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光情報記録媒体において、特に、光学記
録層が結晶と非晶質との間で可逆的に相変化することを
利用して情報の記録・消去を行う、いわゆる相変化型光
ディスクは、レーザ光のパワーを変化させるだけで古い
情報を消去すると同時に新たな情報を記録すること（以
下、「オーバーライト」と称する）ができるという利点
を有している。

【０００３】すなわち、オーバーライトにより、記録層
のうち非晶質化レベルのハイパワーのレーザ光が照射さ
れた部分は、融点以上の温度への急熱・急冷により非晶
質化されて記録ピットとなり、結晶化レベルのパワーの
レーザ光が照射された部分は、融点より低い結晶化可能
温度への昇温・徐冷により結晶化されて消去部分とな
る。

【０００４】このオーバーライトが可能な相変化型光デ
ィスクの記録材料としては、低融点でレーザ光の吸収効
率の高いＩｎ−Ｓｅ系合金（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．第５０巻、６６７頁、１９８７年）や、Ｉｎ−Ｓ
ｂ−Ｔｅ合金（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．第５０
巻、１６頁、１９８７年）、およびＧｅ−Ｔｅ−Ｓｂ合
金（特開昭６２−５３８８６号公報）等のカルコゲン合
金が主として用いられている。

【０００５】このようなカルコゲン合金を記録層として
実際に記録・消去を行う場合には、記録・消去の際に生
じる熱により基板が変形することを防止したり、記録層
の酸化や変形を防止したり、記録層をなす物質が基板に
設けられた案内溝に沿って移動することを防止したりす
るために、通常この記録層の直下と直上とのいずれか一
方または双方に、金属あるいは半金属の、酸化物、炭化
物、窒化物、フッ化物、および硫化物から選ばれた少な
くとも一種類からなる保護層を設けている。

【０００６】また、記録層の基板とは反対側の面にＡｌ
合金等からなる反射層を設けて、再生光の反射率を大き
くするとともに、記録時に記録層の溶融部分に生じた熱
を急速に拡散させて、記録層の非晶質化（すなわち記録
ピットの形成）を容易にするための熱拡散層を兼用させ
ている。そして、カルコゲン合金からなる記録層と、記
録層の直下および／または直上に設けた保護層（以下、
それぞれ第一の保護層，第二の保護層と称する。）と、
冷却層を兼ねた反射層とからなる三層または四層構造を
透明基板上に備えたものが、記録・消去特性の点で好適
であるために相変化型光ディスクの主流となっている。

【０００７】このような相変化型光ディスクに対して単
一ビームでオーバーライトを行う場合には、複数ビーム
による場合と違い、書換え前に記録ピットが消去されな
いため、光吸収率が異なる非晶質化部分（記録ピット）
と結晶化部分（消去された部分）とに次のオーバーライ
トが直接行われる。そのため、新たに形成される記録ピ
ットの下地が前回の非晶質化部分か結晶化部分かで記録
層の昇温プロファイルが異なることから、新たな記録ピ
ットが設定位置とは微妙にずれた位置に形成され、再生
信号に多くのジッター（時間軸方向のずれ）が含まれて
ビットエラーが生じやすくなるという問題があった。

【０００８】この問題を解決するために、本発明者ら
は、反射層をなす材料を、消衰係数をｋ、屈折率をｎと
したときに下記の（１）式を満たすものに特定すること
を提案した（特願平５−１７１７１３号明細書参照）。ｋ≦０．７６ｎ＋１．８……（１）これにより、単一ビームによるオーバーライトがなされ
ても再生信号に含まれるジッター量を少なくすることが
可能になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記条
件を満たす反射層材料（例えばＣｒ，Ｔｉ，およびＮｉ
Ｃｒ等）は、従来より反射層材料として使用されている
ＡｌやＡｕ等に比べて熱伝導率が小さいため、熱拡散の
度合いが減少して記録層の冷却効果が低減し、良好な消
去率が得られる消去パワーマージンが狭くなるとともに
消去率も低下し、繰り返し可能回数が低下するという問
題点があった。

【００１０】本発明は、このような問題点に着目してな
されたものであり、反射層を備えた光情報記録媒体にお
いて、単一ビームによりオーバーライトされた場合でも
再生信号に含まれるジッター量を少なくしながら、繰り
返し可能回数も良好なものとすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光情報記録媒体は、透明な基板と、この基
板の一方の面に形成された記録層と、この記録層の前記
基板とは反対側の面に形成された反射層とを少なくとも
備えた光情報記録媒体において、前記反射層を、前記記
録層側から第一の反射層、第二の反射層とする二層構造
に形成し、前記第二の反射層を、第一の反射層をなす材
料より熱伝導率の大きい材料で構成したことを特徴とす
る。

【００１２】前記第一の反射層を、消衰係数をｋ、屈折
率をｎとしたときに下記の（１）式を満たす材料で構成
することが好ましい。ｋ≦０．７６ｎ＋１．８……（１）また、前記第一の反射層の膜厚が２０ｎｍ以上であるこ
とが好ましい。なお、前述の消衰係数ｋと屈折率ｎは、
複素屈折率ｎ^*＝ｎ＋ｉｋ（ｉは虚数単位）を決定する
ものである。

【００１３】第一および第二の反射層の材料としては、
Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍ
ｎ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｗ，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ａｌ合金，Ｃｕ
合金，Ａｕ合金等が挙げられ、第二の反射層をなす材料
は、第一の反射層をなす材料より熱伝導率の大きいもの
とする。

【００１４】また、前記（１）式の条件を満たす第一の
反射層の材料としては、例えばＮｉ−４０at％Ｃｒ（Ｃ
ｒの含有率が原子％で４０％の合金）やＣｒが挙げられ
る。前記基板、記録層、第一および第二の保護層につい
ては従来より公知の材料が使用される。すなわち、基板
としてはポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡやガラス等
が、記録層としては、相変化型光ディスクの場合、Ｉｎ
−Ｓｅ系合金，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金，Ｇｅ−Ｔｅ−
Ｓｂ系合金，Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金等が用いら
れる。また、第一および第二の保護層としては、耐熱性
が高く融点が１０００℃以上の例えばＺｎＳとＳｉＯ₂
の混合物，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄
等が挙げられる。さらに、各層の形成方法としては、蒸
着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法等が
挙げられる。

【００１５】

【作用】本発明の光情報記録媒体のうち相変化型光ディ
スクの典型的な例は、図１に示すように、透明な基板１
の一方の面に、第一の保護層２、記録層３、第二の保護
層４、第一の反射層５、第二の反射層６が順次形成され
たものであり、この例では、第二の反射層６の表面に保
護用のＵＶ硬化樹脂層７が設けてある。

【００１６】本発明では、このように反射層を第一の反
射層５および第二の反射層６からなる二層構造に形成
し、第二の反射層６を、第一の反射層５をなす材料より
熱伝導率の大きい材料で構成したことにより、従来は熱
拡散と反射の両方の機能を持たせていた反射層を、主に
光反射を高める機能を発揮する第一の反射層５と、主に
熱拡散層としての機能を発揮する第二の反射層６とに分
けて、各反射層５，６をそれぞれの機能が十分に発揮で
きる構成とすることができる。

【００１７】そして、第一の反射層５については、消衰
係数ｋが屈折率ｎに対して上記（１）式を満たす材料で
構成することにより、以下のような理由で再生光に含ま
れるジッター量を低減することができる。図１の相変化
型光ディスクにおいて、第一および第二の保護層２，４
をなす材料は誘電体であり、消衰係数ｋが０であって光
を吸収しないため、光吸収は記録層３と第一および第二
の反射層５，６とで行われる。すなわち、光ディスク全
体としての光吸収率Ａ_Tは記録層での光吸収率Ａ_Kと両
反射層での光吸収率Ａ_Hとの和Ａ_T＝Ａ_K＋Ａ_Hとな
る。そのため、非晶質状態と結晶質状態での光吸収率差
Ａ_amo.−Ａ_cry.はＡ_amo.−Ａ_cry.＝（記録層のＡ_amo.＋反射層のＡ_amo.） −（記録層のＡ_cry.＋反射層のＡ_cry.）＝（記録層のＡ_amo.−記録層のＡ_cry.）＋（反射層のＡ_amo.−反射層のＡ_cry.）…（２）となり、記録層における光吸収率差と反射層における光
吸収率差とに分けて考えることができる。

【００１８】従来より反射層の材料として使用されてい
るＡｌ合金は比較的大きい消衰係数（ｋ）を有するた
め、従来の相変化型光ディスクでは反射層における光吸
収率が数％と少なく、光吸収のほとんどは記録層で行わ
れる。したがって、記録層における光吸収率差が大きく
反射層における光吸収率差は小さいため、前述のよう
に、オーバーライトに際して記録層における非晶質化部
分と結晶質化部分との昇温プロファイルが異なり、再生
信号に多くのジッターが含まれることになる。

【００１９】これに対して、本発明によれば、第一の反
射層５をなす材料を、消衰係数ｋが屈折率ｎに対して上
記（１）式を満たすものに特定することにより、非晶質
状態と結晶質状態とにおける記録層の光吸収率差を例え
ば１５％以下と小さくすることができる。これにより、
オーバーライトに際して記録層における非晶質化部分と
結晶質化部分との昇温プロファイルの差が小さくなり、
再生信号に含まれるジッター量の割合を低く抑えること
ができる。

【００２０】第一の反射層５の膜厚が２０ｎｍ未満であ
ると、上記のような第一の反射層５によるジッター低減
効果が十分に発揮されない。一方、第二の反射層６につ
いては、従来の反射層材料のように熱伝導率の高い材料
で構成することにより、記録・消去時に記録層３の面方
向の熱分布を平坦化して、トラックに垂直な方向の消去
領域を大きくすることができるため、良好な消去率と広
いパワーマージンが得られるとともに、記録層に発生し
た熱を効率良く外部に排出することができる。

【００２１】ここで、第一の反射層５の膜厚が６０ｎｍ
を超えると、第二の反射層６の熱拡散層としての機能が
十分に発揮されないため、第一の反射層５の膜厚は６０
ｎｍ以下であることが好ましい。すなわち、本発明の光
情報記録媒体によれば、第一の反射層５をジッター低減
効果を有する材料で構成し、第二の反射層６を熱伝導率
の高い材料で構成することにより、単一ビームのオーバ
ーライトに際して、再生光に含まれるジッター量を低減
しながら、繰り返し可能回数を良好にすることができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。以下の実施例では記録層として相変化型記録材料を
用いた場合について説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。＜実施例１＞

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】図１に示すように、透明樹脂材料（例えば
ポリカーボネート樹脂）からなる基板１の上に、上記表
１，表２に示す光学定数および膜厚を有する材料を用い
て、第一の保護層２、記録層３、第二の保護層４、第一
の反射層５，第二の反射層６を順次形成した場合の、第
一の反射層５をなす材料の屈折率ｎと消衰係数ｋの変化
と、各光学特性との関係を計算した。その結果の一例を
図２〜５に示す。

【００２６】図２は記録層が結晶質状態の場合と非晶質
状態の場合とにおける光ディスク全体としての反射率の
差（Ｒ_cry.−Ｒ_amo.）の値を、図３は記録層が非晶質状
態の場合と結晶質状態の場合とにおける光ディスク全体
としての光吸収率の差（Ａ_am _o.−Ａ_cry.）の値を、図４
は非晶質状態と結晶質状態とにおける記録層の光吸収率
差（記録層のＡ_amo.−記録層のＡ_cry.）の値を、図５は
記録層が非晶質状態の場合と結晶質状態の場合とにおけ
る反射層の光吸収率差（反射層のＡ_amo.−反射層のＡ
_cry.）の値を、それぞれ第一の反射層５をなす材料の屈
折率ｎと消衰係数ｋとの関係において示したグラフであ
る。

【００２７】図４のグラフから、ｋ≦０．７６ｎ＋１．
８であると、非晶質状態と結晶質状態とにおける記録層
の光吸収率差（記録層のＡ_amo.−記録層のＡ_cry.）が１
５％以下と小さくなることが分かる。なお、図２のグラ
フにｋ＝０．７６ｎ＋１．８の直線を一点鎖線で示した
が、これより下側で反射率差の大きい位置にある屈折率
ｎと消衰係数ｋを有する材料を第一の反射層に使用する
ことが好ましい。＜実施例２＞

【００２８】

【表３】

【００２９】図１の層構造の相変化型光ディスクを、上
記表３に示す材料構成で、第一の反射層５についてはＮ
ｉ−４０at％Ｃｒにより膜厚を変化させて形成する場合
に、この光ディスクの第一の反射層５の膜厚と各光学特
性との関係を、記録層３が結晶質状態の場合と非晶質状
態の場合とについて計算した。その結果の一例を図６〜
８に示す。図６は光ディスク全体としての反射率につい
て、図７は光ディスク全体としての光吸収率について、
図８は記録層の光吸収率についてのグラフである。

【００３０】図８のグラフから分かるように、第一の反
射層の膜厚が２０ｎｍ以上であれば、記録層が結晶質状
態の場合と非晶質状態の場合とにおける記録層の光吸収
率差を小さくする作用が十分に発揮されることになる。
また、第一の反射層の膜厚が４０ｎｍ以上になると前記
光吸収率差の値は飽和するし、第二の保護層の熱拡散作
用を十分に発揮させるためには第一の反射層の膜厚をで
きるだけ薄くする必要があるため、第一の反射層の膜厚
は例えば２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすることが好まし
い。＜実施例３＞次のような手順により、図１に示す層構造
の相変化型光ディスクを作製した。まず、中心穴を有
し、直径１３０ｍｍ厚さが１．２ｍｍで、片面に１．６
μｍピッチの溝が形成されている円板状の透明樹脂材料
（例えばポリカーボネート樹脂）からなる基板１の溝面
側に、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物（ＳｉＯ₂の存在比２
０ｍｏｌ％）のターゲットから、ＲＦスパッタリング法
により１８０ｎｍの第一の保護層２を形成した。次に、
この第一の保護層２の上に、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ系合金を
記録層３として２５ｎｍ形成し、その上に第一の保護層
２と同様の第二の保護層４を２０ｎｍ形成し、その上に
Ｎｉ−４０at％Ｃｒからなる第一の反射層５を１０，２
０，４０，６０，８０，１００ｎｍの各膜厚で形成し、
さらにその上にＡｌからなる第二の反射層６を１５０ｎ
ｍ形成し、その上にＵＶ硬化樹脂７をスピンコートによ
り積層した。

【００３１】このようにして得られた相変化型光ディス
クの各サンプルを駆動装置にかけて１８００ｒｐｍで回
転させ、波長が８３０ｎｍのレーザ光をピークパワー１
８ｍＷとバイアスパワー９ｍＷとの間で変調させ、
（２，７）ＲＬＬランダム信号を一回記録した後に異な
るランダム信号をオーバーライトしてから再生し、その
再生信号中のジッター量の割合を測定した。そして、ジ
ッター量の割合の測定値と第一の反射層の膜厚との関係
を図９にグラフで示した。

【００３２】図９のグラフから分かるように、第一の反
射層の膜厚が２０ｎｍ以上であれば、再生信号に含まれ
るジッター量の割合を５０％以下に抑えることができ
る。＜実施例４＞実施例３で作製した各ディスクに対して、
ピークパワー１８ｍＷとバイアスパワー９ｍＷで異なる
ランダム信号をオーバーライトすることを繰り返し、オ
ーバーライトの繰り返し可能回数（ベリファイ可能回
数：「ベリファイ」とはＥＣＣ（エラーコレクションコ
ード）によりエラー訂正が可能なことを意味する。）を
調べた。そして、繰り返し可能回数と第一の反射層の膜
厚との関係を図１０にグラフで示した。このグラフから
分かるように、本発明の層構造により繰り返し可能回数
を１０万回以上と良好にすることができるが、第一の反
射層の膜厚が６０ｎｍを超えて厚くなると繰り返し可能
回数が低下する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の光情
報記録媒体によれば、反射層を第一の反射層および第二
の反射層からなる二層構造に形成し、第二の反射層を、
第一の反射層をなす材料より熱伝導率の大きい材料で構
成したことにより、従来は冷却と反射の両方の機能を持
たせていた反射層を、主に光反射を高める機能を発揮す
る第一の反射層と、主に熱拡散層としての機能を発揮す
る第二の反射層とに分けて、各反射層をそれぞれの機能
が十分に発揮できる構成とすることができる。

【００３４】そして、第一の反射層をジッター低減効果
を有する材料で構成し、第二の反射層を熱伝導率の高い
材料で構成することにより、単一ビームによりオーバー
ライトされた記録ピットの再生信号に含まれるジッター
量の割合を少なくしながら、繰り返し可能回数も良好な
ものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光情報記録媒体が有する層構造を示す
断面図である。

【図２】＜実施例１＞に関し、記録層が結晶質状態の場
合と非晶質状態の場合とにおける光ディスク全体として
の反射率の差（Ｒ_cry.−Ｒ_amo.）の値を、第一の反射層
をなす材料の屈折率ｎと消衰係数ｋとの関係において示
すグラフである。

【図３】＜実施例１＞に関し、記録層が非晶質状態の場
合と結晶質状態の場合とにおける光ディスク全体として
の光吸収率の差（Ａ_amo.−Ａ_cry.）の値を、第一の反射
層をなす材料の屈折率ｎと消衰係数ｋとの関係において
示すグラフである。

【図４】＜実施例１＞に関し、非晶質状態と結晶質状態
とにおける記録層の光吸収率差（記録層のＡ_amo.−記録
層のＡ_cry.）の値を、第一の反射層をなす材料の屈折率
ｎと消衰係数ｋとの関係において示すグラフである。

【図５】＜実施例１＞に関し、記録層が非晶質状態の場
合と結晶質状態の場合とにおける第一の反射層の光吸収
率差（反射層のＡ_amo.−反射層のＡ_cry.）の値を、第一
の反射層をなす材料の屈折率ｎと消衰係数ｋとの関係に
おいて示すグラフである。

【図６】＜実施例２＞に関し、光ディスク全体としての
反射率と第一の反射層の膜厚との関係を、記録層が結晶
質状態の場合と非晶質状態の場合とについてそれぞれ示
すグラフである。

【図７】＜実施例２＞に関し、光ディスク全体としての
光吸収率と第一の反射層の膜厚との関係を、記録層が結
晶質状態の場合と非晶質状態の場合とについてそれぞれ
示すグラフである。

【図８】＜実施例２＞に関し、記録層の光吸収率と第一
の反射層の膜厚との関係を、記録層が結晶質状態の場合
と非晶質状態の場合とについてそれぞれ示すグラフであ
る。

【図９】＜実施例３＞に関し、ジッター量の割合の測定
値と第一の反射層の膜厚との関係を示すグラフである。

【図１０】＜実施例４＞に関し、オーバーライト繰り返
し可能回数の測定値と第一の反射層の膜厚との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１基板３記録層５第一の反射層６第二の反射層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基板と、この基板の一方の面に形
成された記録層と、この記録層の前記基板とは反対側の
面に形成された反射層とを少なくとも備えた光情報記録
媒体において、前記反射層を、前記記録層側から第一の反射層、第二の
反射層とする二層構造に形成し、前記第二の反射層を、
第一の反射層をなす材料より熱伝導率の大きい材料で構
成したことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】前記第一の反射層を、消衰係数をｋ、屈
折率をｎとしたときに下記の（１）式を満たす材料で構
成したことを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒
体。ｋ≦０．７６ｎ＋１．８……（１）
【請求項３】前記第一の反射層の膜厚が２０ｎｍ以上
であることを特徴とする請求項１または２に記載の光情
報記録媒体。