JPH10100538A - 光学情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】追記型の光学情報記録媒体において、記録感度
を低くすることなく高い反射率およびコントラストが得
られ、かつ記録波長依存性の小さい光学情報記録媒体を
提供する。 【解決手段】記録層３を、光照射により結晶−非晶質間
の相変化が生じる合金と、透明または半透明の有機高分
子材料との混合物で構成する。有機高分子材料の混合比
は混合物全体の２０〜３０体積％とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光照射により記録
層に情報の記録を行うことはできるが、消去することは
できない、いわゆる追記型の光学情報記録媒体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】再生のみではなく記録が可能な光学情報
記録媒体として、いわゆる追記型光学情報記録媒体があ
る。この追記型光ディスクは、最近、ＣＤ−Ｒ（Compac
t DiscRecordable ）としての利用が進められている。
このＣＤ−Ｒには、記録前の反射率が６５％以上であ
りながら記録可能であること、記録前後での反射率差
（コントラスト）が大きいこと、ピットエッジ記録が
可能であることなどの性能が求められている。

【０００３】これらを全て満たすＣＤ−Ｒ用の記録層材
料として、現時点では、フタロシアニンなどの有機物色
素が広く使用されている。この有機物色素による記録
は、光照射により分子構造が変化して吸収ピークの波長
が大きく変化することを利用したものであり、記録光の
波長依存性が強い。すなわち、記録レーザー波長が数十
ｎｍ変動しただけで、記録および再生ができなくなると
いった問題がある。また、記録密度を高めるためドライ
ブ側の記録波長を変更すると、従来の製品が全く再生で
きなくなるため、互換性に劣るという問題もある。

【０００４】これに対して、記録層材料として、光照射
により結晶−非晶質間の相変化が生じる材料（例えば、
ＴｅやＳｅなどのカルコゲン元素を含む合金）を用いた
場合には、記録光の波長依存性は低く、ピットエッジ記
録も可能であるが、記録前の反射率は低い。

【０００５】すなわち、ＴｅやＳｅなどのカルコゲン元
素を含む合金の屈折率は、カルコゲン元素以外の元素の
種類にもよるが、複素屈折率（ｎ−ｉｋ）で、ｎ（屈折
率）が３〜４程度、ｋ（消衰係数）が１〜３程度であ
り、これを記録層として１層だけ有するディスクの反射
率は３０％程度にしかならない。また、反射率を上げる
ために、この記録層の上に高い反射率を有する金属層
（反射層）を設け、且つ記録層の膜厚を薄くした構造に
すると、記録前後での反射率差（コントラスト）が十分
に得られず、記録信号の品質が低下するという問題点が
生じてくる。

【０００６】また、前記合金を記録層として用い、前述
のようにして反射率を高くすると、前記合金は熱伝導率
が大きいため記録層で吸収される熱が非常に小さくな
る。そのため、記録には、大出力の半導体レーザーが必
要となり、ディスクドライブのコストが高くなるという
問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な従来技術の未解決の問題点に着目してなされたもので
あり、いわゆる追記型の光学情報記録媒体において、記
録感度を低くすることなく高い反射率およびコントラス
トが得られ、かつ記録波長依存性の小さい光学情報記録
媒体を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、透明な基板と、この基板の少な
くとも一方の面に形成された光照射により情報が記録さ
れる記録層とを少なくとも備えた光学情報記録媒体にお
いて、前記記録層は、光照射により結晶−非晶質間の相
変化が生じる合金と透明または半透明の有機高分子材料
との混合物からなることを特徴とする光学情報記録媒体
を提供する。

【０００９】前記合金としては、光照射により結晶−非
晶質間の相変化が生じる材料であればいずれのものでも
使用することができる。また、前記合金は、光照射によ
り結晶−非晶質間の相変化が可逆的に生じるものである
必要はなく、非晶質から結晶への相変化もしくはその逆
のいずれか一方が生じるものであればよい。もちろん、
結晶−非晶質間の相変化が可逆的に生じるものであって
もよい。

【００１０】本発明に使用可能な前記合金としては、Ｔ
ｅやＳｅを含む合金、例えば、Te-Ge 、Te-Sb 、Te-Ge-
Sb、Te-Ge-Sb-Pd 、Te-Ge-Sb-Nb 、Te-Ge-Sb-Cr 、Te-G
e-Sb-Bi 、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sb-Se 、Te-Ge-Sn-Au 、
In-Sb-Te、In-Sb-Se、In-Sb-Te-Ag 、In-Se 、Te-Bi 等
が挙げられる。

【００１１】これらのうち、特にTe-Ge-Sb及びIn-Sb-Te
-Ag は、非晶質から結晶への転移速度すなわち結晶化速
度が速く、これらの合金を含む材料を記録層とすれば、
高速記録が可能となるため好ましい。

【００１２】前記有機高分子材料としては、透明または
半透明な材料（記録波長での透過率が例えば５０％以
上）であればいずれのものでもよいが、透湿性が小さ
いもの、スパッタ法もしくは真空蒸着法等により容易
に薄膜状に形成されるもの、屈折率が小さいもの、
分解したときに記録層に共存する合金の相変化特性を阻
害する成分（酸素など）が含まれていないものであるこ
とが好ましい。

【００１３】本発明に使用可能な前記有機高分子材料と
しては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポ
リビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリイミド、ポ
リカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポ
リスチレン（ＰＳ）、ポリアクリレート、ポリエステ
ル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げら
れる。

【００１４】これらのうち、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）およびポリビニリデンフロライド（ＰＶ
ＤＦ）は、特に前述の、、の点で優れているため
好ましい。

【００１５】一方、前記基板としては、従来より光ディ
スクの基板として慣用されている透明基板を使用するこ
とができるが、光学的特性が良好で機械的強度が大き
く、寸法安定性にも優れた、ポリカーボネートやポリメ
チルメタアクリレレートまたはガラス等を使用すること
が好ましい。

【００１６】また、記録層の光入射側とは反対側に、Ａ
ｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｐｄ、Ｔａ、およびＴｉ
等の金属、またはこれらの合金からなる反射層を設けて
もよい。このような反射層としては、例えば、Ａｕ、Ａ
ｌ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｃｒ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ
−Ｈｆ合金、Ａｌ−Ｔａ合金、Ａｌ−Ｐｄ合金、Ａｌ−
Ｓｉ−Ｍｎ合金等からなるものが好ましい。さらに、反
射層の記録層とは反対側の面には、反射層をなす薄膜の
保護と強化のために、ＵＶ硬化樹脂（ウレタン系、アク
リル系、シリコン系、ポリエステル系等）やホットメル
ト系の接着剤等からなる樹脂層を設けるとよい。

【００１７】このような反射層および樹脂層を有する光
情報記録媒体の断面図を図１に示す。この光情報記録媒
体１０は、透明基板１の上に記録層３、続いて反射層
４、樹脂層５を順に積層することにより作製される。各
層の膜厚は、要求される特性に依存するが、通常の光デ
ィスクの場合には、高い反射率を確保するために、記録
層３は５nm〜１００nmの範囲に、反射層４は２０nm〜３
００nmの範囲にすることが好ましい。より好ましくは、
記録層３の膜厚を１０nm〜５０nmの範囲に、反射層４の
膜厚を２０nm〜１００nmの範囲とする。樹脂層５の膜厚
は２μｍ〜２０μｍの範囲が好ましい。

【００１８】なお、記録層の耐湿性やコントラストを高
めるために、記録層の直上および／または直下に、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
護層を設けてもよい。このような保護層材料としては、
ＺｎＳと、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂等
の酸化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ等の炭化物、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、Ａ
ｌＮ等の窒化物、ＳｍＳ、ＳｒＳ等の硫化物、およびＭ
ｇＦ₂ 等のフッ化物から選ばれた一種類または複数種類
の物質との混合物が挙げられる。

【００１９】このような保護層をさらに有する光情報記
録媒体の断面図を図２に示す。この光情報記録媒体１１
は、透明基板１の上に第一保護層２、次に記録層３、続
いて反射層４、さらに樹脂層５が順次積層してある。こ
の場合には、生産性等を考慮して、第一保護層２の厚さ
は１００nm〜６００nmの範囲が好ましい。これに加え
て、記録信号の品質を高めるために、記録層３と反射層
４の間に第二保護層を設けてもよく、この第二保護層の
膜厚は１０nm〜３００nmの範囲とすることが好ましい。

【００２０】請求項１の光学情報記録媒体では、光照射
により結晶−非晶質間の相変化が生じる合金に、透明ま
たは半透明の有機高分子材料を混合することにより、記
録層の屈折率が低下するため、記録前の反射率を高くし
ながら記録前後のコントラストも高くすることができ
る。また、有機高分子材料は、無機誘電体や金属等に比
べて熱伝導率が小さい（１／１０〜１／１００程度）た
め、光照射により記録層に入った熱を効率よく吸収す
る。これにより、反射率が高くても記録に十分な熱が確
保されるため、記録感度が高くなる。なお、記録層に有
機高分子材料を含んでいるために繰り返し特性には劣る
が、追記型の光学情報記録媒体の場合には特に問題にな
らない。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１記載の光学情
報記録媒体において、前記混合物は、前記有機高分子材
料を体積比で５０％以下の割合で含有することを特徴と
するものである。

【００２２】有機高分子材料の含有量が５０体積％を超
えると、当該混合物からなる記録層は、結晶状態と非晶
質状態とで屈折率の差が小さくなるため、十分なコント
ラストが得られず、記録信号の品質が低下する。また、
有機高分子材料の含有量が少ないと、反射率とコントラ
ストの両方を高くする作用が十分に発揮されないか、膜
厚を薄くして前記作用を発揮させることになるが、その
場合には、記録層の膜厚の余裕度が少なくなるため生産
性の点では好ましくない。生産性と記録信号の品質の両
方を考慮すると、有機高分子材料の含有量は２０〜３０
体積％であることが好ましい。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の光学情報記録媒体の製造方法において、前記合金と有
機高分子材料との混合物からなる焼結体をターゲットと
して用いてスパッタリングを行うことにより前記記録層
を形成することを特徴とするものである。

【００２４】請求項１および２に係る光情報記録媒体の
記録層を形成する方法としては、金属と有機高分子材料
との混合物からなる膜を形成可能な方法であれば、スパ
ッタリング法、真空蒸着法などのいずれの方法でもよい
が、生産性や操作性等を考慮するとスパッタリング法が
好ましい。また、スパッタリング法で金属と有機高分子
材料との混合物の膜を形成する方法としては、各々のタ
ーゲットを作製して別々に放電させる共スパッタ法や、
各々を所定量ずつ混合させたターゲットを用いる方法が
挙げられる。このうち、請求項３のように、合金と有機
高分子材料との混合物からなる焼結体をターゲットとし
て用いてスパッタリングを行う方法が、生産性、制御
性、均一性の点で優れるため好ましい。

【００２５】前記合金と有機高分子材料との混合物から
なるターゲットは、各々の融点の差を考慮して所定の条
件で焼結することにより得ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を具体的
な実施例により詳細に説明する。 〔実施例１〕次の手順により、基板上に記録層と反射層
を積層した試料を作製し、光学特性を確認した。スライ
ドガラスを基板として用い、その上に、記録層として、
Ｓｂ−Ｔｅ−Ｇｅ合金とポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）とを、下記の表１に示す各比率で混合させ
た記録層をスパッタリング法により形成した。ＰＴＦＥ
としては、デュポン社のテフロン（登録商標）を用い
た。Ｓｂ−Ｔｅ−Ｇｅ合金は、組成が一定（Ｓｂ：２５
ａｔ％、Ｔｅ：５５ａｔ％、Ｇｅ：２０ａｔ％）のもの
を用いた。スパッタリングは、ＰＴＦＥとＳｂ−Ｔｅ−
Ｇｅ合金の各ターゲットを用いる共スパッタ法により、
両者の比率が設定通りとなる条件で行った。記録層の膜
厚は、ＰＴＦＥの含有率に応じて、反射率およびコント
ラストが最も高くなるように設定した。

【００２７】この記録層の上に、反射層としてＡｕの薄
膜を形成した。Ａｕの膜厚は５０ｎｍとした。このよう
にして作製された各試料を、オーブン加熱装置（ヤマト
（株）製：ＦＰ３２）に入れて２５０℃で１０分間加熱
し、加熱前後での反射率の変化を調べた。反射率の測定
は、分光光度計（島津製作所製：ＭＰＣ−２２００）を
用い、波長７８０ｎｍの光をガラス側から入射させるこ
とにより行った。

【００２８】各試料についての測定結果を、各試料の記
録層組成および膜厚とともに表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】この表から分かるように、ＰＴＦＥの含有
率が１０〜５０体積％の場合には、加熱（記録）前の反
射率を６０％以上に保ったまま、加熱前後の反射率差
（コントラスト）を１５％以上と大きくすることができ
る。これに対して、ＰＴＦＥの含有率が６０体積％であ
ると反射率差は１５％未満となる。また、ＰＴＦＥを含
まない場合には反射率差が小さく、ＰＴＦＥの添加によ
り反射率差を大きくすることができることが分かる。 〔実施例２〕図１に示す層構造の追記型の光ディスク
（光情報記録媒体）１０を作製した。まず、基板１とし
て、中心穴を有し、直径１２０ｍｍ厚さ１．２ｍｍで、
片面に１．６μｍピッチの溝を有する円板をポリカーボ
ネート樹脂で成形した。この基板１の溝面側に、実施例
１と同じSbTeGe合金と、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）またはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤ
Ｆ）との混合物からなる記録層３を形成した。記録層３
は、体積比でSbTeGe合金：ＰＴＦＥ＝SbTeGe合金：ＰＶ
ＤＦ＝８０：２０となるように共スパッタ法で、膜厚が
15nmとなるように成膜した。この記録層３の上に、Ａｕ
からなる反射層４を膜厚が70nmとなるように成膜した。
この反射層４の上に、スピンコートによりＵＶ硬化樹脂
を１０μｍ塗布して紫外線により硬化させて、樹脂層５
を形成した。

【００３１】このようにして得られた光ディスクの各サ
ンプルを、駆動装置にかけてディスク線速度８．０ｍ／
ｓで回転させ、絞り込みレンズの開口数（Ｎ．Ａ）が
０．５の光ヘッドを用いて、波長７８０ｎｍのレーザ光
により、３．４３ＭＨｚ（デューティ比５０％）のパル
ス光を記録した。記録パワーは１３ｍＷとした。この記
録信号のＣ／Ｎ（搬送波対雑音比）を測定したところ、
いずれのサンプルも４８ｄＢ以上となり、通常の記録パ
ワーで良好な信号強度が得られた。

【００３２】さらに、上記ディスクの記録波長依存性を
調べる為に、基板１として、直径１２０ｍｍ厚さ０．６
ｍｍで、片面に１．０μｍピッチの溝が形成されている
円板を、ポリカーボネート樹脂で成形した。この基板１
上に、上記と同様にして記録層３、反射層４、樹脂層５
を形成し、記録波長を６８０ｎｍ、絞り込みレンズの開
口数を０．６に変更した以外は同様にして記録を行った
ところ、Ｃ／Ｎは同じく４８ｄＢ以上となり、良好な特
性が得られた。すなわち、この実施例のサンプルは、波
長依存性がほとんどないことが分かる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１およ
び２の光学情報記録媒体によれば、記録層を、光照射に
より結晶−非晶質間の相変化が生じる合金と透明または
半透明の有機高分子材料との混合物で構成することによ
り、記録感度を低くすることなく高い反射率およびコン
トラストが得られる。これにより、記録信号の品質が高
くなるとともに、記録用に大出力レーザーを使用する必
要もないためディスクドライブのコストを抑えることが
できる。また、前述の有機色素のような波長依存性が小
さいため、従来の製品との互換性にも優れる。

【００３４】特に、請求項２の光学情報記録媒体によれ
ば、前記効果が高いものとなる。また、請求項３の方法
によれば、請求項１および２の光学情報記録媒体におけ
る記録層が均一に生産性良く形成されるため、前述の優
れた効果を有する光学情報記録媒体が容易に量産される
ようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録層以外に反射層および樹脂層を有する光情
報記録媒体の層構造を示す断面図である。

【図２】記録層以外に、第一保護層、反射層、および樹
脂層を有する光情報記録媒体の層構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ３ 記録層 １０ 光ディスク（光情報記録媒体） １１ 光ディスク（光情報記録媒体）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な基板と、この基板の少なくとも一
   方の面に形成された光照射により情報が記録される記録
   層とを少なくとも備えた光学情報記録媒体において、 前記記録層は、光照射により結晶−非晶質間の相変化が
   生じる合金と透明または半透明の有機高分子材料との混
   合物からなることを特徴とする光学情報記録媒体。
2. 【請求項２】 前記混合物は、前記有機高分子材料を体
   積比で５０％以下の割合で含有することを特徴とする請
   求項１記載の光学情報記録媒体。
3. 【請求項３】 前記合金と有機高分子材料との混合物か
   らなる焼結体をターゲットとして用いてスパッタリング
   を行うことにより前記記録層を形成することを特徴とす
   る請求項１または２記載の光学情報記録媒体の製造方
   法。