JPS58137151A - 光学的に読取れる情報デイスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、片側または両側に反射光学構造を備えた基板
を有する光学的に読取れる情報ディスクに関するもので
ある。

光学！に読取れる情報ディスクはＳ種の主要な型に分類
さ７れる。第１の主要な型は、光学的に読取る（表示す
る）ことができる情報、例えばビデオ情報またはオーデ
ィオ情報をすべて含むように製造されるディスクから成
る。ビデオ情報、例えば映画を含むディスクは、ＶＬＰ
（ビデオロングプレイ登録間＊）ディスクと称され、既
知のグラモフォンレコードに代るオーディオ情報を含む
ディスクはＡＬＰ　（オーディオロングプレイ）ディス
クまたはコンパクトディスクの名称で知られ【いる。こ
のコンパクトディスクはｌＯ〜１６ｆｉ程度の大きさの
直径が小さいディスクである。この種の第一の型のディ
スクは、「前装置」ディスクと称され、所望の全情報を
ディスクの製造中に導入する。

前記ディスクは、圧縮工程、射出成形工程または成形工
程によって合成樹脂から大部分製造される。この工程で
はディスクは、その表面に、プラスチック情報ディスク
にコピーして製造される光学レリーフ構造を有する。得
られたプラスチック製品の光学構造の側Ｋ　Ａｇまたは
ＡＪの反射層を設ける。

第Ｓの主要な型は工場では、光学的に読取れる情報を持
たないかまたは一部しか持たないディスクに関するもの
である。−一□−−自身がパルスレーザ−光によって所
望の情報を記録することができる。このようにして記録
された情報は光学的に読取れる。この種のディスクは光
学記録ディスクと称されることがある。この記録ディス
クは透明であることが好ましい基板を有し、透明な合成
樹脂または好ましくはガラスから製造される。基板の片
側または両側Ｋ、レーザー光に感光する材料、例えばテ
ルルまたはテルル化合物を含有する記録層を備える。記
録すべき情報に従ってパルスするレーザー光を照射する
ことによって、ホールを記録層に形成する。得られた情
報ビットをレーザー光によって反射または透過してＷＩ
ｔ取ることができる。また情報を記録する際できるだけ
レーザー光を吸収するように光学記録ディスクに多層シ
ステムを使用することが提案された。この種の多層シス
テムは反射層、透過層および吸収層から成る。

この点についてオランダ国特許出願第１１０８９１！ｉ
号を参照することができる。

上記の型の光学ディスクは公知であり、さらに）、１・ 市販されている。例えば、第１の型の情報ディスクはオ
ランダ国特許出願第７６１１８９５号を参照することが
できる。第８の型の情報ディスクは１９？０年以来知ら
れており、オランダ国特許出願第７９０６７！１８号を
参照することができる。

この明細書には、レーザー光を照射することによって融
解領域を形成し、表面張力の影響を受けた領域が収縮し
ホールを形成する削摩配録層を有する光学記録ディスク
が記載されている。米国特許第８４６５８６１号明細書
には、結合剤に混和した染料を有する記録層が開示され
ている。レーザー光を照射すると染料は分解し、着色し
た地に無色の情報領域（ビット）が得られる。

第１の型の情報ディスクにＡｇまたはＡ４の反射層を使
用することは、特に長期間の層の安定性が希望通りでは
ない難点がある−長い行程でＡ１層には、光学構造の性
質に有害な影響を与えるホールが現われる。ＡＪの化学
的物理的安定性は不十分であることが証明された。Ａｇ
層は酸化攻撃に対しては僅かに良い抵抗を示すが、長い
工１では、黒く着色し製品の魅力を減らす欠点がある。

合成基板、例えばアクリル合成樹脂またはメタクリル合
成樹脂の基板に蒸着またはスパッタした銀層を被着する
ことＫは問題があった。第８の型の情報ディスクでは、
例えばテルル合金の記録層に設けた情報ビットを有する
光学構造の物理的化学的安定性が最適ではない。長い工
程では、記録層は、例えば酸化による攻撃の結果として
品質が落ちる。

さらにテルルを含む層は有毒である。上記の米国特許明
細書に記載された染料含有層は、長期間安定でない。染
料はディスクにレーザー光を照射することなく変色する
暗反応を示す。染料含有層は反射では読取ることができ
ず、プレイバック装置に若干欠点がある。

本発明によれば、光学的に読取れる情報ディスクを提供
し上述の欠点をかなりの程度減らすことができる。本発
明は、チタン、ジルコニウム　／Ｓフニウム、ニオブ、
モリブデン、ランタン、タンタル、バナジウムおよびタ
ングステンからなる群から選ばれる遷移金属の窒化物、
炭化物またはホウ化物から成る反射層をもつ反射光学構
造を、片側または両側に備える基板を有する光学的に読
取れる情報ディスクを提供する。

上記金属の窒化物、炭化物およびホウ化物は安定な化合
物である。これらは水または弱酸および弱塩基の水溶液
に侵されない。これらの化合物は常温で空気酸化されな
い。約４００℃の高温でのみ空気酸化される。化合物は
物理的に安定であり、機械力に対し極めて大きい抵抗を
示す。これは耐摩耗性であり、優れた耐引っかき性を示
す極めて硬い物質である。硬度は約１０００〜８０００
　ｋｌｂ／ｍ”である、化合物は真空中２０００〜４０
００℃の高い融点を示す、上述の窒化物、炭化物または
ホウ化物から成る層は実質的にどんな基板にも、特に合
成樹脂やガラスにもよく被着する。この層は十分に光学
構造の輪郭を描くが、これは反射光学構造の性質に極め
て重畳である。構造の細部は約０．１〜８μ票の極めて
小さい寸法であることを心に留める必要がある。

本発明による情報ディスクの好ましい形として、反射層
は上述の金属窒化物を有する。

チタン、ジルコニウムまたはノ＼フニウムの窒化物を使
用するどさらに好ましい。特に窒化チタンは比較的有利
な価格のため極めて興味ある化合物である。優れた耐摩
耗性、耐腐食性があるはかに、前記窒化物は特に高波長
で、すなわち６００ｎｍ以上の波長から赤色領域および
赤外領域で良好な反射を示す。反射の程度は波長に依存
するだけでなく鳩の厚さと組成に依存する。例えば、反
射値は使用した窒化物、例えば、窒化チタンの窒素含量
に依存する。美しい黄金色の層は窒化物を用いて得るこ
とができ、製品の外観に極めて有利である。

本発明によるディスクに用いられる上述の窒化物、縦化
物またはホウ化物の反射層は、蒸気相からの物理的析出
工程（ＰＶＤ−物理蒸着）である既知のスパッタリング
エ穆によって設けられることが好ましい。窒化物または
縦化物の層は、例えばシン・ソリド・フィルムス？　Ｂ
　（１９８０）第６８５〜６４Ｇ頁に記載されたような
既知の反応性マグネトロンスパッタリング工程によって
設けられることが好ましい。窒化・物の層を製造するた
めの反応性マグネトロンスパッタリング工程では、窒素
を反応性ガスとして用いる。プラズマはアルゴンであり
、ターゲットは選ばれた遷移金属である。窒化物では、
メタンまたはアセチレンを反応性ガスとして用いる。プ
ラズマはアルゴンであり、ターゲットは所望の遷移金属
である。ホウ化物鳩の製造には、反応性マグネトロンス
ノ（ツタリング工程を用いない。ホウ化物屑は、ターゲ
ット物質が上述の遷移金属のひとつから成るホウ化物で
ある通常のマグネトロンスパッタリング工程により製造
され“る。マグネトロンスパッタリング工程は、比較的
低温、例えば４０〜６０℃で集施す、ることかできる。

この結果、合成樹脂の基板、例えばポリカーボネート、
ポリアクリレートまたはポリメチルメタクリレートの基
板に、熱エネルギーによつ【基板を変形させることなく
反射層を設けることができる。これは１ミクロンまたは
０．１ミクロン程度の大きさの細部をもつ光学構造の細
かさのために極めて重畳である。

反応性マグネトロンスパッタリング工程により得られた
層の反射特性は、スパッタプラズマ中の反応性ガスの濃
度に依存する。厚さが約８０　ｎｍの窒化チタン層の反
射特性を、スパッタリングガスの組成の関数として、下
ｌ！に示した。反応性ガスはＮ、であり、プラズマはＡ
ｒである。

、／”′ 実験番号８で得られた層は典型的な黄金色であった。窒
素の割合が約８０％の僅かに低い値では（実験２）、色
は僅かに明るい黄色になる。ｌａ累の割合が高いと（実
験＋、ｓ）、６００ｎｍと６００ｎｍで反射率が低くな
り、色は僅かに赤くなる。

８００ｎｍで反射率が高いため、本発明による光学情報
ディスクはＡ＃ＧａＡｓ　（アルミニウム、ガリウム、
ヒ素）レーザーを用いて読取ることができ、これは他の
レーザー、例えばガスレーザーと比較して価格および規
模の面で１賛な利点がある。

ＡｊＧａＡａレーザーは約８１６ｎｍの発光波長を有す
る。

実際の応用で興味のある本発明の実施例では、情報ディ
スクは基板の片側または両側にら旋形情報トラックまた
は同心円から作られた情報トラックを有し、情報トラッ
クは交互に尚レベルと低レベルに位置する情報領域の銃
眼状輪郭を有し、位相差に基づきレーザー光によって反
射モードで読取ることができ、上述のよ５に遷移金属の
窒化物、炭化物またはホウ化物から成る反射層で被覆さ
れた基板を有する。

、Ｆ記実施例による情報ディスクは先に述べた第１の生
簀な型に属する。反射層には情報は書込まれない。反射
層は％に約８００ｎｍの大きい波長で、できるだけ大き
い反射率を示すことが好ましく、また鳩の厚さは６０〜
１１００ｎが好ましい。

好適例において光学的に読取れる情報ディスクは片側ま
たは両側に、上述のような遷移金属の窒化物、炭化物ま
たはホウ化物から成る反射層を設け、反射層は遷移金属
の酸化物から成る情報領域の情報トラックを有し、情報
領域はパルスレーザ−光を反射層に照射することによっ
て得られ、反射率の差に基づきレーザー光によって情報
領域を読取ることができる基板を有する。

この情報ディスクは上述の第２の型に属する。

情報ディスクの使用者は、情報に従ってパルス化したレ
ーザー光を用いて反射層に情報を記録することができる
。レーザー光を照射する際、反射層の露光位置く高温が
発生し、その結果、物質（窒化物、炭化物またはホウ化
物）は空気酸素の存在で迅速に相当する酸化物に変わる
。形成した酸化物領域は十分に透明であり、この領域の
周囲に存在する酸化物に変わらなかった物質よりもずっ
と光反射が小さい。これを基礎として、この領域はレー
ザー光によって反射率を読取ることかできる。

反射層において光学的に読取れるビットをつくるために
必要なレーザー光エネルギーの量はできるだけ小さい方
が好ましい。これはできるだけ薄い、例えば厚さが５〜
２５　ｎｍの層を用いて実現される。実験から直径１μ
ｍの情報ビットは、上表の実験会で述べたプロセス条件
により、８００ｎｍの波長と１パルスにつきＳ３．８ｎ
Ｊのエネルギーを有するパルスレーザ−光を照射して製
造した厚さ１６　ｎｍの窒化チタン層に設けることがで
きることが実証された。この楢の窒化チタン薄層の８０
０ｎｍにおける反射率は８４％であり、これは記録情報
を確実に読取るために十分である。紀碌情報の読取りは
、記録に用いたレーザー光よりもかなり弱いレーザー光
、例えば士ないし百分の１の小さいエネルギー強度のレ
ーザー光を用いて実施される。

基板と反射層との間に、光硬化アクリレート層のような
合成樹脂の中間層を設けることができる。

反射層または中間層に面する基板表面は、反射モードに
おいてレーザー光によって光学的に読取れる情報トラッ
クを含むことができる。この種の情報トラックは、また
サーボトラックと称され、交ｆｆ１Ｋ高レベルと低レベ
ルに位置する情報ビットの絖＠構造である。サーボトラ
ックは記録位置および速度に関する情報を含む。トラッ
クは記録に用いるよりもはるかに弱いレーザー光によっ
て走査される。

以下、本発明を図面につき詳細に説明する。

ｗ４１図において符号ｌは、淳さ１．ｇ、、＝、直径１
１、のポリカーボネートの基板の断面を示す二基板ｌは
片＠に射出成形グ筒セスによって設けた光学的Ｋｌ［取
れる情報トラック２を備える。トラック２は高レベルに
位置する情報領域８と低レベルに位置する情報領域４と
の銃眼状輪郭を有する。

λは情報トラックを読取るレーザー光の波長であり、ｄ
は屈折率である。λ−８００ｎｍではレベル差は約１．
１μ累である。情報領域の縦寸法は情報によって変化し
、０．２〜８趨である。情報トラックＳを、厚さ６０　
ｎｍの窒化チタンの反射層Ｓでｓ機する。層すを先に述
べたようなマグネトロン反応性スパッタリング工程によ
って設ける。情報トラック２を、基板ｌを介して情報ト
ラックに焦点を合わせたＡｊ　Ｇａ　ＡＪレーザーから
生じるレーザー光によって読取る。前進するレーザー光
線と層６によって反射したレーザー光線との間の位相差
に基づき、絖堆りを行う。低レベルに位置する情報領域
４では、レーザー光の吸光が起る。基板ＩＫ対する層５
の被着はすぐれている。

第２図において符号６は厚さり、Ｓ、、のポリメチルメ
タクリレートの基板ディスクを示す。基板ディスク６０
片側に、アクリレートによる光硬化ラッカ一層７を設け
、情報トラック８を成形工程によって設ける。情報トラ
ック８は高レベルの情報領域９と低レベルの情報領域ｌ
Ｏから成る。レベル差は約１．１μｍである。反射領域
の縦寸法はＯ８卜Ｉｐ＠ｙ変わる。トランクを窒化チタ
ン、窒化ハフニウムまたは窒化ジルコニウムの層１１で
被覆し、厚さを？　Ｏｎｍとする。トラックは、透明な
基板６と透明なラッカ一層７を介して、発光波長＆　ｌ
　６　ｎｍのＡＩ　Ｇａ　Ａｓから発生するレーザー光
によって、反射の際に読取る。層１１のラッカ一層？に
対する被着はすぐれており、クロスカット引っかき硬度
試験からも明らかである。試験では、６本の平行なひっ
かき傷をｌ　ａｍの相互間隔で設ける。引っかき傷の深
さは層１１の厚さに等しく完全に切込まれている。前記
の引っかき傷はｌ聰の相互間隔で６本の他の平行な引っ
かき傷に直角に交叉し、面積１１ｒＬｍ”の２１ｓケ所
の領域が得られる。接着テープ（セロテープ登録向４１
ｍ）をこれらの領域に設け、次いで引離す。どの領域も
接着テープではがれなかったので、層１１の被着は良好
であると首える。所望により、図には示していないラッ
カ一層を層１１に設ける。

第８図において符号１２は厚さ１．２ｍｔｎのガラス基
板である。ディスクの片側にアクリレートを成分とする
光硬化ラッカ一層１８を設ける。光学的に読取れるサー
ボトラック１４をラッカ一層に設け、情報記録の位置と
速度に関するデータを読取る。サーボトラック１４は高
レベルに位置する情報領域１６と低レベルに位置する情
報領域１６の銃眼状輪郭をもつ。レベル差は−であり、
領ｄ 域の縦寸法は０．２〜８μｓＫ変わる。サーボトラック
は、透明な基板１ｇと透明なラッカ一層Ｉｌｌを介して
トラック１４に焦点を合わせるレーザー光の反射で読取
られる。ラッカ一層１８はマグネトロ／反応性スパッタ
リングエｓＫよって設けた窒化チタン層１７で被覆する
。層１７の厚さは１６　ｎｍである。８００ｎｍの波長
で層１７の反射率は８４％である。サーボデータを与え
ない部分では、層１７は直径１μ累の光学的ＫＷ＆取れ
る情報ビット１８を有する。このビットは酸化チタンか
ら成り、容量が２８　ｍＷでパルスタイムが０．１μ秒
のＡｊ　Ｇａ　Ａｓレーザーから発生するパルスレーザ
−光を層１７に照射して得られる。照射の結果、酸素の
影響下に照射位置で窒化物を酸化チタンに変える。

所望により、層１８を取除き、サーボトラック１４を基
板に設けるが、基板は合成樹脂から製造することが好ま
しい。サーボトラックを有する合成樹脂基板は射出成形
工程によって簡単に製造できる。あまり正確でないプリ
ントで十分であり、情報領域１８の正確な位置を必要と
しない場合、サーボトラック１４も取除くことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による情報ディスクの断面図、第１図は
本発明による情報ディスクの他の実施例の断面図、 第８図は本発明による情報ディスクのさらに他の実施例
の断面図である。 ｌ・・・基板、　　　　　　　２，８・・・情報トラッ
ク８　、９　、１５・・・高レベル情報領域、４　、１
０　、１６・・・低レベル情報領−１ｂ・・・反射層、
　　　　　　６・・・基板ディスク、？・・・光硬化ラ
ッカ一層、１１・・・層、１１ａ・・・ガラス基板、　
　　１８・・・光硬化ラッカ一層、１４・・・サーボト
ラック、　　ｌ？・・・窒化チタン層、１８・・・情報
ビット、 特許出願人　　エヌ・ペー・フィリップス・フルーイラ
ンペン７アブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、
   ニオブ、モリプデ／、ランタン、タンタルおよびタング
   ステンからなる群から選ばれる遷移金属の窒化物、炭化
   物またはホク化吻から成る反射層をもつ反射光学構造を
   片側または両側に備える基板を有する光学的に読取れる
   情報ディスク。 亀　反射層が前記遷移金属の窒化物から成る特許請求の
   範囲第１項記載の情報ディスク。 亀　反射層がチタン、ジルコニウムまたはハフニウムの
   窒化物から成る特許請求の範囲第３項記載の情報ディス
   ク。 ４　基板の片側または両側にら旋形情報トラックまたは
   同心円から作られた情報トラックを備え、情報トラック
   は交互に＋％レベルと低レベルに位置する情報領域の銃
   眼状輪郭を有し、位相差に基づきレーザー光によって読
   取ゐことができ、前記反射層で被覆された基板を有する
   特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項記載の情報デ
   ィスク。 ４　基板が前記遷移金属の酸化物から成る情報領域の情
   報トラックを有し、情報領域がパルスレーザ−光を反射
   層に照射して得られ、情報領域が反射率の差に基づきレ
   ーザー光によって読取れる特許請求の範囲第１−＝　１
   １項のいずれか１ｊＪｊ記幀の情報ディスク。