JPS62256247A

JPS62256247A - 光カ−ドとその製造方法

Info

Publication number: JPS62256247A
Application number: JP61098711A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Takeoka; 竹岡　美勝; Norio Ozawa; 小沢　則雄; Noburo Yasuda; 安田　修朗
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-11-07

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】「発明の目的」（産業上の利用分野）本発明は、光ビームの照射によって情報の記録および再
生を行なう光カードとその製造方法に関する。

（従来の技術）光ビーム、例えばレーザビームの照射により情報の記録
および再生ができるカード状記録媒体は光カード（また
はレーザカード）と称され、その実用化が期待されてい
る。光カードはディスク状媒体（光ディスク）と異なり
、携帯での使用が主であるため、表面が保護されている
ことが必要である。従って、光カードの構造は、透明有
ａｌｌ板上に記録膜、有機中間層および有機保護板を順
次積層するという４層構造が基本となっている。

有機中間層は有機保護板を記録股上に積層するに当り、
記録膜と有機保護板との接着層として必要不可欠のもの
である。

従来の光カードにおける記録膜は、現在実用化されてい
る光ディスクと同様に、記録用光ビームの照射により記
録膜が局部的に融解され、ピッ＋−と称される孔部を形
成することを記録原理としている。このような記録膜を
上記した４層構造の光カードに適用すると、次のような
問題が発生ずる。

記録膜にビットが形成される過程は、まず記録膜が融解
し、その融解部分の中心が穿孔され、そして穿孔部分か
ら放射状に融解部分が移動する過程である。これら穿孔
過程および融解部分の移動過程は、基板上に記録膜が単
層で存在する、すなわち融解部分に自由表面が存在する
場合にスムーズに進行する。

ここで、記録膜上に形成されている有機中間層の存在は
、融解の妨げになることは少ないが、穿孔および移動の
両過程に対しては重要な障害となる。例えば穿孔過程は
融解部分が変形してその平坦性が失われ、融解部分の中
心が低下し、基板表面に達する時点までの過程と考えら
れる。この場合、有機中間層が存在するど、穿孔過程に
おいて融解部分が変形するためには、融解部分が有機中
間層から剥離されるという余分な過程を必要とする。融
解部分の移動過程においても、有機中間層があると融解
部分は基板から剥離されるだけでなく、有機中間層から
も剥離されるという余分な過程が必要となる。

これらの新たに追加される過程は、全てピッ１〜形成に
必要なエネルギーの増大、つまり記録感度の低下を招く
。すなわち、Ｅ記のような光ノ）−ドにおいて比較的低
パワー（数ｍＷ〜１０ｍＷ程度）のレーザビームで記録
を行なうと、全くピッ１〜形成が形成されないか、また
は良好な再生ＣＮＲ（再生信号のキャリア・ノイズ比）
を与え得るような単純形状のピットだけでなく、複数の
小ビットが合体したような不規則形状のビットが形成さ
れることが多く、実用には供し得ない。常に単純形状の
ピットを形成するには、２０ｍＷ前後というような高パ
ワーのレーザビームが必要であり、これは現在の半導体
レーザでは実現不可能な値である。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の光カードは、記録膜の感度が低く、高
い再生ＣＮＲが得られるような記録に必要な光ビームの
パワーが大ぎいという問題があった。

本発明はこのような従来の問題点を解決し、高い再生Ｃ
ＮＲが１ｑられる記録状Ｍ　ｈ＜イＬ（パワーの光ビー
ムの照射によって容易に達成される光カードのその製造
方法を提供覆ることを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決づるための手段）本発明は、透明有機基板上に、光ビームの照射により情
報の記録および再生を行なう記録膜と、有機保膜層およ
び有機保護板を順次積層してＩＲ成される４層構造の光
カードにおいて、記録膜として記録用光ビームが照射さ
れることによりｌ！！起変起部形部わゆるバブルを形成
覆る膜を用い、さらに有機中間層として延び率が５％〜
１００％の範囲にある材質からなるものを用いることを
特出とづる。

また、本発明では上記構造の光カードを製）皆づるに際
し、記録ＩＱを炭化水素、酸累、窒累およびアルゴンを
含む混合カスでＩｎｎターゲラへをスパッタリングする
ことにより形成し、有機中間層を延び率が５％〜１００
％の範囲にある材質で形成することを特徴とする。

ざらに、本発明に係る光カードの他の製造方法によれば
、記録膜として記録用光ビームの照射により隆起変形部
を形成する薄膜を形成し、有機中間層として硬化後の延
び率が５％〜１００％の範囲にある紫外線硬化樹脂を塗
布した後、有機保護板を載せ、有機保護板側から紫外線
を照１１１Ｊ−することによって、有機中間層となる紫
外線硬化樹脂の硬化および該有機中８層と有機保護板と
の接着を同時に行なう。

（作用）本発明における記録膜の記録原理は、記録用光ビームの
照射により記録膜が隆起変形を起こすことによるもので
あり、具体的には峨録用光ビームの照射により発生りる
熱で記録１９中よりガス成分が放出され、その放出ガス
の圧力が基板と記録膜との界面に作用Ｊることによって
記録膜が基板から剥離し、隆起変形が生しる。この隆起
変形は記録膜の弾性限界を越えて行なわれ、光ビームの
照射を停止してもその形状は保持される。

本発明における記録過程である（１）記録膜のガス放出
、（２）基板からの剥離、（３）隆起変形の３つの過程
のうち、記録膜上の有機中間層の存在が妨げになるのは
、（３）の隆起変形過程のみである。従って、有機中間
層の存在が記録膜の穿孔および融解部分の移動という２
つの過程で大きな障害となっていた従来の光カードにお
けるビット形成による記録過程に比べて、記録感度の大
幅な向上が図られる。

また、有機中間層の延び率が５％以上であることにより
、（３）の隆起変形過程における有機中間層の影響は最
小限に抑えられる。有機中間層の延び率があまり大きい
と有機保護板の接着固定機能が低下するが、１００％以
下であれば実用上問題はない。

本発明における記録膜は、熱的および化学的に安定な耐
火物微粒子と金属微粒子および有機物の混合物からなる
薄膜、例えば耐火物微粒子としてｉ　ｎ２０Ｂを主成分
とし、金属微粒子としてｌｎを主成分としたものが好適
である。このような記録膜は炭化水素、酸素を含む混合
ガスでＩｎターゲットをスパッタリングすることにより
形成される。混合ガスとしては炭化水素、酸素に窒素、
アルゴンを追加したものも使用できる。窒素は記録膜の
長寿命化、アルゴンは高感度化に有効である。

また、有機中間層は紫外線硬化樹脂が好適で８うり、そ
の場合、紫外線硬化樹脂を記録股上に塗布し、その上に
有機保護板を載せた状態で紫外線を照射すれば、紫外線
硬化樹脂が硬化すると同時に、紫外線硬化樹脂からなる
有奢幾中間層上に有機保護板が堅固に接着固定されるこ
とになり、製造工程の簡略と、所要時間の短縮が図られ
る。

（実施例）第１図は本発明の一実施例に係る光カードの記録状態で
の断面構造を模式的に示したものであり、透明有機基板
１上に記録膜２、有機中間層３および有機保護板が順次
積層された４層構造となっている。記録膜２には隆起変
形部（バブル）５が形成されている。この隆起変形部５
は、記録づべき情報によりパルス変調されｌｃ記録用光
ビームを透明有機基板１側から照射り−ることにＪ：り
形成されたものである。この場合、隆起変形部５の形成
に際しては、記録膜２の（１）記録膜のガス放出、（２
基板からの剥離、（３）隆起変形の３つの過程を経るが
、記録膜２上の有機中間層３の存在は（３）の隆起変形
過程でしか、ｉ害とならない。従って、隆起変形部５を
形成するのに必要な記録用光ビームは１０ｍＷ以下（数
ｍＷ程度）の比較的低いパワーで十分であり、これは半
導体レーザにより−Ｃ容易に実現されるパワーである。

こうして記録膜２に隆起変形部５の有無の形で記録され
た情報の再生は、記録用光ビームの１，１５〜１／１０
程度のパワーの再生用光ビームを透明有機基板１側から
照射し、その反射光または透過光を光検出器で検出する
ことにより行なうことができる。すなわち、記録ＩＩ！
　２のうち隆起変形部５が形成されている領域では、再
生用光ビームが隆起変形部５の形状に対応して回折を受
（プるため、ドＥ起変形部５の形成されていない領域く
平坦部）と比較してその反射光または透過光の強度が著
しく異なる。従って、この反射光または透過光の強度を
検出して隆起変形部５の有無に対応した信号を取出すこ
とにより、再生信号が得られる。

この場合、隆起変形部５は」−述したような比較的低い
パワーの記録用光ビームの照射により形成されたもので
ありながら、隆起の高さ等が十分にあり、形状の明確な
ものが容易に得られる。このため、比較的低パワーの記
録用光ビームによって形成された不規則形状のビットを
記録状態とする従来の光カードから再生を行なった場合
と比較して、格段に高い再生ＣＮＲを１ｑることができ
る。

第１図の各部について具体的に説明する。透明有機基板
１は例えば厚さｏ、１１ｍのポリカーボネイト基板であ
り、四角いカード状をなす。この透明有機基板１として
は光ビームが透過できるように透明で、かつある程度以
上の耐傷性を有するものであればポリカーボネイト基板
外のもの、例えばポリメチルメタクリレ−１−１塩化ビ
ニール等も使用可能である。有機保護板４も透明有機基
板１と同様の材料を使用できる。

記録膜２は熱的および化学的に安定な耐火物微粒子と金
属微粒子および有機物との混合物が望ましい。このよう
な記録膜２において記録用光ビームが照射されたときに
隆起変形部５が形成されるＩｌｌ構は、金属微粒子の吸
収した熱によって有機物が蒸発し、それによって発生し
たガスの圧力が透明有機基板１と記録膜２との界面に作
用する結果、記録膜２が透明有機基板１から剥離し、そ
れに伴ない隆起変形が生じるというものである。ここで
、耐火物微粒子は記録膜２の骨格をなすものであり、隆
起変形を永久的なものとして維持させる機能を果たす。

耐火物微粒子としては大気中に保管されても分解等の化
学変化を生じない安定性を有し、かつ光ビーム照射によ
って融解等の物理的変化を生じない程度に耐熱性を有す
るものが好ましく、具体的には酸化物、窒化物、炭化物
、珪化物から選択した一種か、これらを二種以上含む混
合物を耐火物微粒子として使用できる。

記録膜２中の金属微粒子は光ビームのエネルギーを吸収
するために必要な成分であり、大気中に安定に存在でき
るものであればよく、具体的にはｌｎ、　Ａｇ、Ｇａ等
のｉｌａ族の金属元素、Ｚｒ１）ような■ｂ族の金属元
素、ＹのようなＴＶ　ｂ族の金属元素、Ｓｉ、Ｑｅ、　
Ｓｎ等の■ａ族の半金属ないし金属元素、Ｓｂ、３ｉ等
のＶ族の金属元素、ＴｅのようなＶＩ　ａ族の金属元素
、あるいは］−１゜Ｖ、Ｏｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ　
ｉ　、ＣＬＪ、Ｚｒ。

Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、ＡＱ、１−１ｆ。

Ｔａ、Ｗ、　Ｒｅ、○ｓ、ｌｒ、ｐｔ、ＡＬＪ等の遷移
金属を使用できる。

記録膜２中の有機物は３００℃以下の比較的低い温度で
蒸発してガスを発生するものが適当であり、特にプラズ
マ中で安定に存在できるものが望ましい。これは記録膜
２の形成、すなわち耐火物。

金属微粒子、有機物の混合膜形成をスパッタリング法に
より行なうことが工業的に望ましいからであり、その観
点からプラズマ重合物が最も好適である。

次に、有機中間層３としては記録膜２の隆起変形過程に
際して障害とならないように延び率が５％以上あり、ま
た有機保護板４の接着固定機能を損わないように延び率
が１００％以下であって、さらにスビンコー１〜等の手
法により塗布形成かできるものが望ましく、なかでも紫
外線硬化樹脂は硬化工程が単純で、かつ短時間で済むの
で、最も好ましい。また、紫外線硬化樹脂を用いれば、
その硬化工程ならびに有機中間層と有は保護板との接着
工程を、−回の紫外線照側により行なうことができる利
点がある。

次に、本発明に係る光カードの製造方法の実施例につい
て説明する。

“−°の−１直径５インチのＩｎターゲットを備えたＤＣマグネトロ
ン型スパッタリング装置を使用し、１ｍ内部を１０””
　Ｔｏｒｒに排気した後、ＣＨ４。

０２　、Ａｒ、Ｎ２の４種の混合ガスを　５×１０−３
Ｔｏｒｒとなるまで導入した。ガス組成はＣＨ４／　０
２　＝７０／３０．　Ａ　ｒ／Ｎ２＝７５／２５゜（Ｃ
Ｉ−１４＋０２　）　／　（Ａ　ｒ　十Ｎ２　）　＝５
０１５０とした。次いで上記Ｉｎターゲットに３００Ｗ
のＤＣ電力を印加して上記混合カスを５分間にわたり放
電させ、耐火物微粒子として■ｎ２０３、金属微粒子と
してｌｎをそれぞれ主成分として含有する記録膜を透明
有機基板上に堆積させた。透明有機基板には、寸法８５
，５Ｘ　５３．９ｘ　００４Ｍのポリカーボネイト板を
用いた。形成された記録膜の膜厚は７０ｒ＋ｎ＋であっ
た。

次に、この記録股上にスピンコード法により硬化後の延
び率１０％のアクリル系紫外線硬化樹脂を塗布した。引
続き、この紫外線硬化樹脂の塗膜上に有機保護板を重ね
、有機保護板側から強度８０　Ｗ　／　ｃｔｎの高圧水
銀ランプを用いて紫外線を１分間照０１　Ｌ、紫外線硬
化樹脂の硬化と有機保護板の接着固定を同時に行なった
。有機保護板にはτ１法８５．５ｘ　５３，９ｘ　Ｏ９
３ｔｔｕｎのポリカーボネイト板を用いた。硬化後の紫
外線硬化樹脂、すなわち有機中間層の厚さは０．１蔵で
あった。

このようにして第１図に示した４層構造の光カードが得
られた。この光ノノードに透明イＴ槻Ｍ！）２１側から
５ｍＷＸ１０μｓｅｃの記録用レーザビームを照射する
ことによって、記録１１１！２に隆起変形部５を形成し
、情報の記録を行なった。この記録済みの光カードから
ＣＣＤラインセンセン用いて情報を再生したところ、再
生ＣＮＲは３５ｄＢという良好な値が得られた。

一方、比較例１として上記実施例と全く同様の条件で透
明有機基板上に記録膜のみを形成した光カードを製作し
た。実施例１および比較例１によりそれぞれ製作それた
光カードに記録用レーザビームのパワー（記録パワー）
を種々変えて情報の記録を行ない、同一の条件で再生を
行なった。記録パワーと再生ＣＮＲの関係を測定し、最
大の再生ＣＮＲが得られる記録パワーを調べたところ、
比較例１により得られた光カードのそれに対して、実施
例１により得られた光カードのそれは１．２倍に過ぎな
かった。これは本発明のごとく隆起変形部を形成する記
録膜を使用した場合、記録膜の上に有機中間層および有
機保護板を形成したことによる記録感度の低下は、僅か
に抑えられることを示している。

次に、記録膜にビットを形成する形式の従来の光カード
における有機中間層の影響を具体的に調ベるため、次の
実験を行なった。透明有機基板上にビット形成型記録膜
としＣ膜厚４００ｍの１０膜を真空蒸着により形成した
ものを２組用意し、一方はそのまま光カードとし、他方
は記録膜の上にさらに実施例１と同様にして形成した延
び率１０％のアクリル系紫外線硬化樹脂からなる有機中
間層と有機保護板を積層させた光カードとした。

これら２つの光カードに記録パワーを種々変えて情報の
記録を行ない、同一条件で再生を行なった。そして、記
録パワーと再生ＣＮＲとの関係を測定し、最大ＣＮＲの
得られる記録パワーを調べたところ、有機中間層および
″有機保護板のある後者の光カードのそれは前者のＴｅ
膜のみが形成された光カードのそれの２．５倍であった
。従って、従来の光カードは記録膜上に形成した有機中
間層の存在が、記録膜の記録感度を大きく損ねる要因と
なっていることがわかる。

製造方゛の　施１２実施例１と同様の方法で形成した記録膜の」−に、延び
率の異なる８種のスピラン系紫外線硬化樹脂を塗布した
後、有機保護板を重ね、高圧水銀ランプから紫外線を照
射して紫外線硬化樹脂塗膜の硬化と有機保護板の接着固
定を同時に行ない、有機中間層の延び率のみが異なる８
種の光ノノードを製作した。８種の光カードにおける有
機中間層の延び率はそれぞれ２％、５％、１０％、２０
％。

５０％、１００％、１５０％であった。

これらの光カードに５ｍＷＸ１０μｓｅｃの記録用レー
ザビームを照射することによって情報の記録を行ない、
同一条件で再生した。再生ＣＮＲと有機中間層の延び率
との関係を第２図に示ず。再生ＣＮＲは延び率５％付近
でほぼ最大値に達し、その後は１００％まであまり変化
していない。従って、有機中間層の延び率は５％以上が
望ましいことがわかる。

次に、実施例２において製作した８種の光カードについ
て積層方向における引張り強度を測定した。その結果を
第３図に示す。引張り強度は透明有機基板側と有機保護
板側とが完全に離れる強度とした。有機中間層の延び率
が５０％を越えると引張り強度は低下し始め、１５０％
のものは５０％のものに比べ１／３以下に低下づ′るこ
とかわかる。引張り強度は実用上１００Ｋｇｙ’ｃｒＡ
以上は必要であり、その観点からすると有機中間層の延
び率は１００％以下であることが望まれる。

以上から、有機中間層の延び串は５％〜１００％の範囲
にあることが望ましいのである。

［発明の効果］本発明によれば、記録膜として記録用光ビームが照射さ
れることにより隆起変形部を形成するものを用い、かつ
有機中間層として延び率が５％〜１００％の範囲にある
材質のものを用いることにより、記録感度が高く、半導
体レーザ等により容易に実現可能なパワーの光ビームを
用いて高い再生ＣＮＲの得られる記録状態を１ｑること
か可能な光カードと、その製造方法を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光カードの記録状態に
おける断面構造を模式的に示す図、第２図は本発明の実
施例に係る光カードにおける有機中間層の延び率と再生
ＣＮＲとの関係を示す図、第３図は同じく有機中間層の
延び率と光カードの引張り強度との関係を示す図である
。１・・・透明有機基板、２・・・記録膜、３・・・有機
中間層、４・・・有機保護板、５・・・隆起変形部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明有機基板上に、光ビームの照射により情報の
記録および再生を行なう記録膜と、有機保護層および有
機保護板を順次積層して構成される光カードにおいて、
前記記録膜は記録用光ビームが照射されることにより隆
起変形部を形成するものであり、前記有機中間層は延び
率が５％〜１００％の範囲にある材質からなるものであ
ることを特徴とする光カード。
（２）前記記録膜が熱的および化学的に安定な耐火物微
粒子と金属微粒子および有機物の混合物からなる薄膜で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光カ
ード。
（３）前記耐火物微粒子が酸化物、窒化物、炭化物およ
び珪化物の一種、あるいは二種以上を含む混合物からな
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の光カード。
（４）前記耐火物微粒子がＩｎ＿２Ｏ＿３を主成分とし
、前記金属微粒子がＩｎを主成分とするものであること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光カード。
（５）前記有機物がプラズマ重合物であることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の光カード。
（６）前記有機中間層が紫外線硬化樹脂により形成され
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光カード。
（７）透明有機基板上に、光ビームの照射により情報の
記録および再生を行なう記録膜と、有機保護層および有
機保護板を順次積層して構成される光カードの製造方法
において、前記記録膜を炭化水素、酸素、窒素およびア
ルゴンを含む混合ガスでＩｎターゲットをスパッタリン
グすることにより形成し、前記有機中間層を延び率が５
％〜１００％の範囲にある材質で形成することを特徴と
する光カードの製造方法。
（８）透明有機基板上に、光ビームの照射により情報の
記録および再生を行なう記録膜と、有機保膜層および有
機保護板を順次積層して構成される光カードの製造方法
において、前記記録膜として記録用光ビームの照射によ
り隆起変形部を形成する薄膜を形成し、前記有機中間層
として硬化後の延び率が５％〜１００％の範囲にある紫
外線硬化樹脂を塗布した後、前記有機保護板を載せ、有
機保護板側から紫外線を照射することにより、前記有機
中間層となる紫外線硬化樹脂の硬化および該有機中間層
と有機保護板との接着を同時に行なうことを特徴とする
光カードの製造方法。
（９）前記記録膜を炭化水素、酸素、窒素およびアルゴ
ンを含む混合ガスでＩｎターゲットをスパッタリングす
ることにより形成することを特徴とする特許請求の範囲
第８項記載の光カードの製造方法。