JPS6320742A - 光記録媒体 - 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】 産業上の利用分野 本発明はレーザ光を利用した信号を記録、再生する光デ
ィスク、光磁気ディスクに関するものである。

従来の技術 近年、情報を蓄積する手段として、記録媒体にレーザ光
、もしくはレーザ光と磁気を併用して信号を記録・再生
する方法の実用化が進められている。一般にこの記録媒
体はディスク状をしており光ディスク、光磁気ディスク
と称されているが、光ディスクの場合信号を次々と記録
していくのみの追記型と呼ばｎるディスクの実用化が先
行してい念。最近になって、記録された信号の消去が可
能な書換型と呼ばれる光ディスクが開発されつつの／：
）０ （１）竹永陸生：　ＴｅＯｘによる消却機能付光ディス
クエ消却方式、昭和５８年春季応用物理学会講演予稿集
、ＴＰ−Ｘ−１、 （２）寺尾元康：５ｎ−Ｔｏ−３ｅ　　系相変化光ディ
スク用記録膜工書き換え可能回数、昭和５９年秋季応用
物理学会講演予稿集、１３Ｐ−Ｅ−２、これら書換型光
ディスクは、レーザ光等の高エネルギー密度の光を記録
層に照射し、記録層材料が光を吸収して熱エネルギーを
うけその結晶構造が変化する（いわゆる相変化）ことを
利用するものである。

例えばＴｅＯｘを記録層とする光ディスクの場合、未記
録の状態ではＴｅＯｘは結晶層であり、これにレーザ光
を短時間照射すると急熱急冷されて非晶質層に相変化し
、信号が記録される。記録層材料によっては、結晶粒径
の大きい状態から結晶粒径の小さい状態へと変化するも
のもある。比較的長時間にわたってレーザ光を照射する
と、非晶質層が結晶層へと相変化して信号が消去される
。このように記録層が相変化をおこすとレーザ光の反射
率が変化し、これを利用して信号の記録、再生が行なわ
れるものである。記録層が結晶層になるか非晶質層にな
るかはレーザ光の照射条件によって決定される。結晶層
となるためには、記録層材料が溶融径結晶成長するため
に除冷することか必要であり、逆に結晶成長する余裕を
与えない程の短時間で急冷すれば非晶質層となる。

第２図に書換型光ディスクの一例を示す。一般に光デイ
スク基板１としてはレーザー光に対して透明な材料であ
るガラスや光学プラスチ、ツクが用°ハられるが、保護
板６等の接着には有機系の接着剤５が使われ、これら光
学プラスチックや接着剤は耐熱性が低い。その念めこれ
ら光学プラスチックや接着剤を記録層３に加える熱から
保護する必要があり、記録層３はＳ工０２．ＺｎＯ等の
耐熱剤よりなる耐熱層２，４でサンドイッチ状にはさま
れた状態で基板１上に構成されているものが多い。

発明が解決しようとする問題点 耐熱層２，４に用いられる耐熱材は一般に熱の不良導体
であり、例えば５１０２はＯ−００３ｃａｌ　／ａｎ、
　Ｓ６Ｃ，’Ｃ，ＺｎＳは０．００６　ｃａＪ　／ｃｒ
ｎ、　ｓｅｃ　、　℃程度、Ａｌ２Ｏ５でもｏ、ｏ　６
　ｃａｌ　７ｃｍ、　ｓｅａ、　°Ｃ程度である。従来
は、耐熱層２，４が熱の不良導体である方が記録層３に
吸収された熱エネルギーの拡散を防ぐため、低いレーザ
ーパワーでも効率よく記録することが可能と考えられて
きた。記録層３に熱を加えるレーザー光は一般にガウシ
アンのエネルギー分布をしており、レーザー照射部分を
均一に相変化させるためには最もエネルギーの小さいビ
ーム外周部でも相変化が可能なまでに記録層３の温度を
上昇させなければならず、このためには第３図に示すよ
うにレーザー光のパワーを高めなければならない。この
場合レーザー光が照射された記録層３の中心部では必要
以上に大きなエネルギーが加えられ、また耐熱層２，４
が熱の不良導体であることから熱の急激な拡散は少なく
記録層３の温度が高くなシすぎる。このためレーザー光
を繰シ返し照射すると、記録層３や耐熱、’５２，４、
時には基板１や接着剤５までが？Ａ損傷したり劣化した
シして信頼性が不十分となる問題がちった。

また既に述べたように、記録層３は書換型光ディスクの
場合、記録時には溶融後汝めて短時間にｅ冷することか
必要である。レーザー光のパワーを大きくすると耐熱層
２，４が熱の不良導体の場合には記録層３の、＠、冷が
難しくなり、このため相変化が均一に行ｉわれず、分解
能、信頼性が劣化することがある。

１次、現状では書換型光ディスクにおける消去現象は十
分に解明されてはおらず、良好な消去特性を安定に実現
するには至っていない。消去特性に関しても耐熱層２．
４の熱的な特性が関与していると考えられているが、耐
熱層の厚み方向に関する検討が多く面内方向の熱的特性
に対しては十分な考慮がなされてなかった。

以上のような問題点を解決するためには、第４図に示す
ようなエネルギー分布を有するレーザー光を照射するこ
とが最も有効と思われる。しかしながらこのよう、−二
不ノジギー分布のレーザー光をつくり出すことは現在の
ところ非常に難しい。そこでガウンアンのエネルギー分
布を有スルレーザー光を照射する場合でも、記録層の温
度分布が・２４図に示すエネルギー分布のレーザー光を
照射し１時の温度分布（すなわち均一な温度分布）に近
くなるようなディスク構成にすることが望ましい。

温度分布を均一にするためには記録層表面に熱伝導性の
優れ比熱拡散層を形成することが考えらｎる。ガクシア
ンのエネルギー分布を有するレーザー光を記録層材料が
吸収すると、エネルギー分布に伴った熱エネルギーをう
ける。この時、記録層表ｆの耐熱層の熱伝導性が悪い場
合はレーザー光のエネルギー分布と同じような温度分布
となるが、熱伝導性に浸れた耐熱層の場合には面内方向
にも効率よく熱が拡散し、レーザー光照射範囲で／ｆｉ
温度分布が均一に近づく。

熱伝導性の優れた熱拡散層と基板、接着剤との間には熱
伝導性の悪い熱絶縁層を設けることが望ましい。さらに
この時、熱拡散層の膜厚は適度に薄い方が望ましい。記
録層がレーザー光を吸収して生じた熱は熱拡散層を伝っ
て拡散するため、基板あるいは接着剤が熱拡散層と直接
接触する場合は基板、接着剤の温度が高くなシ熱損傷が
発生する。そのため熱拡散層と基板、接着剤との間に熱
伝導性の悪い熱絶縁層を設置して熱損傷を防止すること
が必要となる。

また、熱拡散層の膜厚が厚すき゛ると膜厚方向の熱拡散
が多くなり記録層の温度が低下してしまい、相変化をお
こすため（・ではより大きなエネルギーのレーザー光を
照射しなければならなくなる。熱絶縁層は膜厚方向の熱
拡散を減らす効果もあり、熱拡散層の膜厚を選定するこ
とにより記録層の温度低下を防ぐことが可能となる。

熱拡散層としては、熱伝導性の他ＫＭ熱性に浸れ、しか
もレーザー光に対して透過率の高いことが望まれる。こ
ｎら条件を満足する最適な材料の１つとしてダイヤモン
ドが考えられる。ダイヤモンドの薄膜を形成する技術に
関しては多くの報告がなされている。

（参考文献） （１）　　ｉＬＡ信雄：ダイヤモンドの低圧合成９日本
産粟技術振興協会、技術資料人１３８．５９／８／２０
つ（２）ａ波義捷：ダイヤモンド薄膜の低圧合成の研究
、応用機械工学１１９８４年７月号。

（３）　　松本精一部：ダイヤモンドの低圧合成、現代
化学、１９８４年９月号。

しかしながらいずれも未だ研究段階であり、実用化には
至っていない。

我々はダイヤモンドに近い特性を示す高硬度炭素膜を形
成する方法を開発した（黒用、他：プラズマ・インジェ
クションＣＶＤ法による高硬度炭素膜の形成及び評価、
昭和６０年年度様学会春季大会学術講演会論文集＋　Ｉ
ｆｘ　４２２　）。

我々の開発した方法は、炭化水素ガスを材料ガスとして
１０〜２０　Ｐａ　の低圧力でこれをプラズマ化し、プ
ラズマ中の少なくともイオンを加速しつつ前記プラズマ
を基板に噴射することで膜を形成する方法である。この
方法によれば、ビッカース硬さ２５００ｋｙ／ａ＋ａｖ
以上の膜を、基板を加熱することなく最高５００ＯＡ／
ｍｉｎ程度の高速で成膜することが可能なものであり、
我々はプラズマ。

インジェクション　ＣＶＤ法と称している。（以下、Ｐ
ニーＣＶＤ法と略称する） ＰＩ−ＣＶＤ法で形成し１膜は、ダイヤモンド結合（ｓ
ｐ’電子配置）、グラファイト結合（ＳＰ２電子配置）
および微量の水素が混在する非晶質な炭素膜で、屈折率
は２．０〜２．８程度でほぼ透明であり熱伝導率は０．
０５〜０．５　ｃａｌ／Ｃ７ｎ、ｓｅｃ、’温度である
。ま念この膜は、耐薬品性、耐熱性にも浸れており、空
気中で数百°Ｃに加熱しても変化ばみられなかった。

ＰＩ−ＣＶＤ法以外の方法でも、同様の炭素膜を形成で
きる可能性はあり、本発明においては炭素膜の形成方法
については何ら限定するものではない。

問題点を解決する念めの手段 本発明は光照射による熱エネルギー等により信号を記録
もしくは消去する記録層と、記録層の少なくとも片面に
熱拡散層を有し、熱拡散層の外表面に熱絶縁層を備えた
光記録媒体である。

作用 ＰＸ−ＣＶＤ法等による高硬度の炭素膜を記録、層表面
の熱拡散層として用いるならば、高い光透■性と耐熱性
に加えて熱伝導率が高いために記録層が吸収し急熱エネ
ルギーはすみやかに面内方向にも拡散し、記録層はレー
ザー光照射部全域にゎ念ってほぼ均一な温度上昇が行な
われる。この時膜厚方向への熱拡散は高硬度炭素膜表面
に備えられた熱絶縁層により最少銀に押えられる之め、
記録層の温度低下は少ない。このように本発明によれば
、記録層は効率よくかつレーザー光照射部全域にわ之っ
てほぼ均一に温度が上昇する之めに、最小のレーザーパ
ワーでムラなぐ相変化をおこすことができる。また記録
層は従来のように局部的な温度上昇がないために、相変
化が繰り返されても劣化が少なく、熱拡散層、熱絶縁層
、基板、などの損傷もｉく高Ｓ／Ｎ比の状態のままで信
頼性に優れた、信号の記録、再生が行なわれる。

実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。レーザー光に対して
ほぼ透明な基板７には案内溝が形成されている。この実
施例においてはポリカーボネート等の光学プラスチック
を射出成形してディスク状基板とし、同心円状もしくは
スパイラル状の案内溝を形成しているが、ガラス等の上
に光硬化性樹脂をコーティングした上に溝形状をスタン
バ等てよって転写したものでもかまわな（ハ。

基板７の上には熱絶縁層９が形成さｎ、さらにその上に
は熱拡散層１０．記録層１１が形成されている。熱絶縁
層９は、記録層１１がレーザー光で加熱された時に、熱
が熱拡散層１０を介して基板７に伝わり、案内溝に熱的
損傷を与えることを防止するとともに、記録層１１の急
激な温度低下を防止することを目的としている。さらに
熱絶縁層は、レーザー光が記録層１１に照射さｎるに際
しレーザー光の反射を防止することが望ましい。

基板子の屈折率は一般に１．５程度、記録層１１の屈折
率は３．０〜４．０であるため、熱絶縁層９．熱拡散層
１ｏの屈折率は２．０程度が適当である。

以上の理由から、熱絶縁層の材質としてはＺｎＳ。

ＳｉＣ，５Ｌ５Ｎ４等がスパッタリング等の手段で形成
される。膜質としては熱伝導性を小さくすることからも
非晶質が望ましく、例えば非晶質ＺｎＳの場合熱伝導率
は０・０００６程度と結晶ＺｎＳに比べて１桁小さくな
る。先に述べ之ような熱絶縁層９の効果は熱伝導率が０
．００５　ｃａｌ　／ｃｙｎ、　ｓｅａ　、’Ｃ程度以
上になると少なくなるためこの値以下のものが望ましい
。

熱拡散層１０は、記録層１１がレーザー光で加熱さｎて
生ずる熱をすみやかに拡散させ、レーザー光照射部全域
にわ之り均一に温度上昇を行なうことを目的とするもの
で、熱伝導性、耐熱性に優れた材料から構成される。Ｐ
Ｉ−ＣＶＤ法で形成し念高硬度炭素膜は０．０５〜０．
５　ｃＪ　７ｃｍ、ｓｅｃ、’Ｃ程度という高い熱伝導
性を示し、また耐熱性に優れるために熱拡散層材料とし
ては最適である。先にも述べ友ように、高硬度炭素膜は
例えばスパッタリング法などＰＩ−ＣｊＶＤ法以外の方
法でも形成可能であるが、基板を加熱せずにま走置産性
に擾れた形成法としてはＰＩ−ＣＶＤ法が最も優れ念力
法と思われる。熱拡散層１０の膜厚については最適値が
あり、熱絶縁層材、熱拡散材、記録層材、レーザー照射
パワーにより設定される。例えば熱保絶縁材としてＺｎ
Ｓ　（非晶質）、記録層材としてＧｏ　−Ｔｅ　−Ｓ系
、熱拡散層材としてＰＩ−ＣＶＤ法で形成した高硬度炭
素膜を用いる場合には、１００〜２００ム程度が最適膜
厚となる。この時熱伝導率が０．０５　ｃａｌ　７ｃｍ
、ｓｅｃ　、’Ｃ以下の熱拡散層を使用すると先に述べ
たような効果が著しく少なくなる。この念め熱拡散層は
０．０６　ｃａｇ／ｃｙａ、　ｓｅａ　、　°Ｃ以下の
熱伝導率を示すものが望ましい。

熱拡散層は、高硬度炭素膜以外にＳユＣ，Ｂｅ、　Ｔｉ
ｅ。

ＳｉＮ等の材料で構成さｎてもかまわない。

記録層１１としてはＴｏを主成分とする各種材料が用い
られる。例えばＧｏ−Ｔｅ　−、Ｓｂ　−Ｓ系、Ａｓ−
Ｔｅ−Ｇｅ系、　　Ｔｅ　−０−Ｃｅ　−Ｓｎ系、　Ｓ
ｎ　−Ｔｅ−５ｅ　系等の材料が、真空蒸着、スパッタ
リング法２等の手段により形成される。

記録層１１の上には熱拡散層１２．熱絶縁層１３が形成
されている。これは先に述べた熱拡散層１０゜熱絶縁層
９と同じ目的で設置している。すなわち、熱拡散層１２
は記録層１１の熱をすみやかに拡散して均一に温度を上
昇させ、相変化を効率よく行なうものである。まえ熱絶
縁ノー１３は膜厚方向の熱拡散を少ｉくして記録層１１
の温度低下を防ぐとともに、接着剤１４へ直接熱が伝わ
るのを防止し接着剤の熱損傷を防ぐことを目的としてい
る。

このため熱拡散層１２．熱絶縁層１３．は、熱拡散層１
ｏ・熱絶縁層９と同じ材料で構成してもかまわない。ま
え、以上説明したように熱拡散層と熱絶縁層は対で用い
なければ効果がなく、ディスクの構成によっては記録層
１１の両面に設置しなくてもかまわない。

熱絶縁層１３の上には基板７と同様の材質からなる保護
板１５が、紫外線硬化型のエポキシ樹脂等の接着剤１４
によって接着されている。

第１図ではレーザー光を片方からのみ照射する例を示し
念が、基板７／熱絶縁層９／熱拡散層１０／記録層１１
／熱拡散層１２／熱絶縁層１３の構成のものを２枚相互
に接着して、両方の面からレーザー光を照射して使用可
能な構成にしてもかまわない、ま念、効率向上のために
熱絶縁層１３と接着剤１４との間にレーザー光を反射す
る１例えばＡｕ　−Ｃｒなどから構成された反射膜を設
置し念ものでもかまわない。また基板７が１耐熱性のも
のであれば、熱絶縁層９．熱拡散層１ｏを省略してもか
まわない。

また光デイスク以外に、レーザー光の熱エネルギーを利
用するもの、例えば光磁気ディスクなど、においても、
記録層が効率よく、かつレーザー光照射部全域にわたり
ほぼ均一に温度上昇が行なわｎるという本発明の効果は
同様に発揮さｎる。

発明の効果 記録層の表面に、熱拡散層（高熱伝導率）／熱絶縁層（
低熱伝導率）構成の膜を形成することで、レーザー光照
射部分の記録層を均一に温度上昇させることが可能とな
り少ないレーザーパフ−で効率良（Ｓ／Ｎのよい信号の
記録再生ができるとともに、記録層の局部的な温度上昇
が防止される念めに記録膜の劣化、熱損傷基板、接着剤
の熱損傷が防止され、信頼性が高く安定した記録・再生
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

・第１図は本発明の一実施例における光記録媒体の一部
分の断面図、第２図は従来例における光記録媒体の一部
分の断面図、第３図、植４図は本発明説明のためのレー
ザービームの特性図である。 ア・・・・・・基板、９，１３・・・・・・熱絶縁層、
１０．１２・・・・・・熱拡散層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 ぺ一刊支他１；−凶懸４

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光照射による熱エネルギー等により信号を記録も
   しくは消去する記録層と、記録層の少なくとも片面に熱
   拡散層を有し熱拡散層の外表面に熱絶縁層を備えた光記
   録媒体。
2. （２）熱拡散層が０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以
   上の熱伝導率を示す薄膜で構成された特許請求の範囲第
   １項記載の光記録媒体。
3. （３）熱拡散層が、炭素もしくは炭素を主成分とする薄
   膜で構成された特許請求の範囲第１項記載の光記録媒体
   。
4. （４）熱拡散層が、低温、低圧で合成されたダイヤモン
   ド薄膜、もしくはダイヤモンド状炭素膜である特許請求
   の範囲第１項記載の光記録媒体。
5. （５）熱拡散層が、厚み３００Å以下である特許請求の
   範囲第１項記載の光記録媒体。
6. （６）熱絶縁層が、０．００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
   ℃以下の熱伝導率を示す薄膜で構成された特許請求の範
   囲第１項記載の光記録媒体。