JPS6356828A - 光情報記録担体 - 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 本発明はレーザー光を利用して大容量の情報を記録・再
生・消去することが可能な光情報記録担体に関するもの
である。

従来の技術 近年、大容量の情報を蓄績する手段として、ディスク状
の記録媒体にレーザー光を用いて信号を記録・消去する
ンステムの実用化が進められている。このような記録媒
体を光情報記録担体と称り記録層の結晶性の変化を利用
して信号を記録もしくは消去する光ディスクもこの一方
式のものである。以下にこの光ディスクに関して詳細な
説明を記す。

光ディスクは、信号を次々と記録していく追記型と呼ば
れる方式の実用化が先行していだが、最近になって信号
の消去が可能な書換型と呼ばれる方式が出現してきた。

（竹永睦生：ＴｅＯｘによる消去機能つき光ディスク（
Ｉ）消去方式、昭和５８年春季応用物理学会講演予講集
、７ｐ−Ｘ−１゜寺尾元康：５ｎ−Ｔｅ−８ｅ系相変化
光ディスク用記録膜（１）書換可能回数、昭和４９年秋
季応用物理学会講演予講集、１３ｐ−Ｅ−２゜）これら
の書換型光ディスクにおいては、レーザー光等の高エネ
ルギー密度の光を記録層に照射し、記録層材料がレーザ
ー光を吸収して熱エネルギーを得、材料の結晶構造の変
化、すなわち相変化を生じることを利用して信号を記録
もしくは消去するものである。第２図に書換型光ディス
クの従来例を示す。光ディスク１１は、例えばポリカー
ボネートなどの透明樹指板に溝形状を形成した担体１７
と、例えばＺｎＳなどの薄膜から成る断熱層１４．１６
と、例えばＴｅＯｘなどの薄膜から成る記録層１６と、
例えばポリカーボネートの保護板１２とによって構成さ
れる・このような光ディスク１１にレーザー光１８を照
射し、記録層１５の相変化を生じさせる。例えば、未記
録の状態では記録層材料は結晶相（もしくは結晶粒の大
きい状態）であり、これにレーザー光１８を短時間照射
すると記録層材料が急熱急冷されて非晶質相（もしくは
結晶粒の小さい状態）に相変化し、結晶相と非晶質相に
おけるレーザー光１８の反射率の違いによって信号を再
生する。信号を消去する場合は、記録された部分に、レ
ーザー光１８を比較的長時間照射すると非晶質層が結晶
相に変化して信号が消去される。すなわち、レーザー光
１８の照射条件によって記録層材料が結晶層となるか非
晶質層となるかが決定される。結晶相となるためには、
記録層材料が溶融後、結晶成長するために除冷されるこ
とが必要であり、逆に非晶質相となるためには、記録層
材料が溶融後、結晶成長する時間余裕を与えない程の短
時間に急冷されることが必要である。

一般に光ディスク１１の担体１７としてはレーザー光１
８に対し透明なガラスや光学プラスチック等が用いられ
るが、保護板１２等の接着に有機系の接着剤が用いられ
ており、これらの光学プラスチックや接着剤の耐熱性が
低いため熱的に保護する必要があること、および記録層
１６の損傷を防ぐだめ低いレーザーパワーを用い、記録
層１５に吸収された熱エネルギーの拡散を防ぐこと、等
の理由によりＺｎＳ、Ｓｔ○２１　”’２０３等から成
る断熱層１４．１７で記録層１５をサンドイッチ状に挾
み担体１７上に構成されている。

また、書換型光ディスクにおいては、消去時に記録層お
よび担体に何らかの永久変形が残留してはならないため
、レーザー光のエネルギーは精密にコントロールされな
ければならない。

発明が解決しようとする問題点 従来の光ディスクにおいて、断熱層に用いられるものは
一般に熱の不良導体であり、例えばＳ　Ｌ０２は０．０
０３ｃａｌ／Ｃ７ｎｍ　ｓｅａ　＊’Ｃ程度、Ａｇ２Ｏ
３でも０・０６ｃａｄ／１・９ｅＣ・°Ｃ程度である。

結晶相の変化により記録・消去する書換型光ディスクに
おいては、結晶相を非晶質相とするためには、記録層を
溶融径急冷しなければならず、従来例に記した様に記録
層を熱の不良導体で挾んだ場合、迅速な急冷が行えず、
信号が良好に記録できない。

第３図に、レーザー光の強度分布と、レーザー光を照射
した時の記録層の温度分布を記す。レーザー光強度分布
２４はガウス分布に類似した先鋭形で、従来例に記した
様に記録層２１を熱の不良導体で挾んだ場合、記録層２
１内に熱が蓄積されるので記録層内温変分２３も先鋭形
となる。この結果、１ビット部１９のうちわずか記録層
溶融温度２２以上に加熱された溶融部２ｏのみにおいて
信号の記録もしくは消去が行なわれるだけで、高いＳＮ
比が得れない。また高いＳＮ比を得るためレーザー光強
度を増加し溶融部２０を拡げた場合、必然的に記録層２
１の温度も高くなり記録層２１゜あるいは断熱層１４．
１６等の劣化が生じ耐久性が劣化する。このため、レー
ザー光照射条件（パルス幅、パワー値等）の制約が厳し
くなっている。

さらには第３図の記録層温度分布２３に示す様に記録層
内での温度差が大きいため、熱応力によって記録層２１
が剥離しやすいことも従来技術における問題点の１つで
あった。

問題点を解決するだめの手段 前記の様な従来技術の数々の問題点を解決する一手段と
して、レーザー光に対し透明で耐熱性に優れ高熱伝導率
を有する物質を記録層の少なくとも片面に接して形成す
ることが考えられる。すなと接する面とは反対の面に接
して形成された導電性透光層とを含む光情報記録担体で
ある。

作　　　用 熱拡散層に、レーザー光に対し透明で耐熱性に優れ高熱
伝導率を有する物質を望むならばダイヤモンドは最適な
物質の１つでちる。ダイヤモンドの合成方法に関して多
くの報告がある。

（参考文献） （１）難波義捷：ダイヤモンド薄膜の低圧合成の研究、
応用機械工学、１９８４年 月号 （２）瀬高信雄：ダイヤモンドの低圧合成、日本産業技
術振興協会、技術資料 ＩＧ、　１３８　、６９／６／２０ （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 まだ、我々はダイヤモンドに近い特性を示すダイヤモン
ド状炭素膜を形成する方法を開発した（黒用英雄、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６Ｑ年度精機学会春季大会学術
講演会論文集、惠４２２）。

我々の開発した方法は、メタンガス等の炭化水素ガスを
材料ガスとして、１０〜２０Ｐａの低圧力でこれをフリ
ズマ化し、プラズマ中のイオンを直流電界によって基板
方向に加速しつつプラズマとともに基板に噴射し、基板
を加熱することなく、６ｏｏＯ人／ｍｉｙ＋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（以下、Ｐ　ｌ−ＣＶＤ法と
記す）と称している。

Ｐ　ｌ−ＣＶＤ法によって形成した膜は、ＳＦ３ないし
ＳＦ３の電子配置を含む、ダイヤモンドに近い結合状態
のアモルファス状炭素から成っており、ビッカース硬さ
は２５００ＫＪＩ／−以上、熱伝導率は０．６ｃａｄ胸
・ｓｅａ・°Ｃ程度である。屈折率は２．０〜２．８程
度でほぼ透明であり、耐薬品性、耐熱性に優れており、
空気中で数百°Ｃに加熱しても変化はみられなかった。

膜は炭素を主成分としており、水素等の不純物を若干含
んでいる。

Ｐ　Ｉ　−ＣＶＤ法以外の方法でも同様の炭素膜を形成
できるが、基板を加熱せずとも低温でダイヤモンド、も
しくはダイヤモンド状炭素膜を形成するには、Ｐ　ｌ−
ＣＶＤ法、イオンビーム法、イオンブレーティング法等
の様にイオンを基板方向へ加速して堆積しつつある膜表
面を衝撃し、ダイヤモンドの合成条件を実現することが
必要である。

イオンを基板方向へ加速するためには少なくとも基板表
面を導電性とし、この基板とプラズマ等のイオン供給源
との間に直流電界を印加すればよい。

ＰＩ−ＣＶＤ法等によるダイヤモンド状炭素膜もしくは
ダイヤモンド膜を光ディスクの熱拡散層として用いるな
らば、レーザー光に対し高い光透過率と耐熱性を示し、
かつ高い熱伝導率を有することから、記録時においては
結晶相にある記録層材料がレーザー光で短時間照射され
て溶融した後、速やかに熱を拡散させるため、記録層材
料は十分短い時間で冷却され、結晶相から非晶質相へと
変態するため信号の記録が良好に行なえる。

また、記録層内での温度分布が従来では先鋭形であった
のが熱が速やかに拡散するため、温度分布がゆるやかと
なり記録□層等が劣化する程度にレーザー光強度を増加
せずとも、溶融部が拡がるため高ＳＮ比で信号の記録が
行なえる。さらに、記録層温度分布がゆるやかなだめ、
熱応力によって記録層が剥離しなくなる。このように、
本発明では熱の拡散が速やかに行なわれるために従来の
８１０２等の断熱層を用いる光ディスクに比べ、レーザ
ー光の照射条件（パルス幅、パワー値等）の制約がゆる
やかであり、安定な記録が可能となる。

次に、消去時においては本発明によれば記録層に接した
熱拡散層の熱伝導率が良いため、照射されたレーザー光
による熱は速やかに拡散するが、記録時に比ベレーザー
光の照射時間を長くすることによって急冷とはならず記
録部を除冷することができる。

以上の様に光ディスクにダイヤモンド膜もしくはダイヤ
モンド状炭素膜を形成することで、優れた特性を有する
光ディスクを提供できるが、一般に光ディスクの担体は
光学プラスチック等の弱耐熱性材料でできているため、
光ディヌクを変形させずに低温でダイヤモンド膜もしく
はダイヤモンド状炭素膜を形成しなければならない。そ
のためには先述した様にイオンを基板方向へ加速する必
要があり、これはダイヤモンド膜もしくはダイヤモンド
状炭素膜を形成する基板表面に予め導電性透光層を形成
することによって実現できる。

実施例 第１図に本発面の一実施例を示す。レーザー光１０に対
し透明な担体９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とし、同心固状もしくはスパイ
ラル状の案内溝を形成しているが、ガラス等の基板上に
光硬化性樹、脂をコーティングした上に溝形状をスタン
パによって転写したものも用いられることがある。

担体９の案内溝上には断熱層８が形成される。

断熱層８の主たる目的は、レーザー光１０により記録層
５が加熱された時の熱が担体９に伝わり案内溝形状が変
形するのを防止するためであり、例えばＳｉＣ２等の熱
の不良導体がスパッタリング等によって形成される。

断熱層８の上には導電性透光層７が形成される。

導電性透光層７の主たる目的は、熱拡散層６としてダイ
ヤモンド膜もしくはダイヤモンド状炭奏膜等を低温で形
成するためである。断熱層８を屈折率１．５の８１０２
で構成し、熱拡散層６を屈折率２．８のダイヤモンド状
炭素膜で構成した場合、レーザー光１０の反射を防止す
るために、導電性透光層７の屈折率は２程度が望ましい
。

このためＳｉＯ等の薄膜ガスバッタリング等によって形
成される。また、導電性透光層は例えば前記のＳｉＣ等
の様に炭素原子と強く結合する物質の方が導電性透光層
上にダイヤモンド膜もしくはダイヤモンド状炭素膜等を
密着性良く形成するために好ましい。

熱拡散層６はレーザー光による相変化を有効に補助する
ものであり本発明ではダイヤモンド膜、もしくはダイヤ
モンド状炭素膜等の炭素もしくは炭素を主成分とする膜
で構成されており、耐熱性に優れていると同時に高い熱
伝導率を有するっこのようなダイヤモンド膜もしくはダ
イヤモンド状炭素膜を光ディスクの熱拡散層として形成
するには、ＰＩ−ＣＶＤ法、イオンビーム法、イオンブ
レーティング法等が適応可能である。

熱拡散層６の上には記録層６が形成されている。

記録層５としてはＴｅを主成分とする各種の薄膜が用い
られる。例えばＧｅ　−Ｔｅ　−ｓｂ　−Ｓ系、Ａｓ−
Ｔｅ−Ｇｅ系、Ｔｅ　−０−Ｇｅ−５ｎ系、５ｎ−Ｔｅ
−３ｅ系等の材料が真空蒸着法、あるいはスパッタリン
グ法等によって形成される３゜ 記録１層５の上には断熱層４が形成される。この断熱層
４ば、レーザー光１０により記録層５が加熱された時の
熱が接着層３に直接伝わ）接着性が劣化するのを防止す
ること、および記録層５と接着層３か直接接触し、記録
層を化学的に浸すのを防止することを主たる目的として
おり、８１０２等がスパック１ノング等で形成される。

このようにして担体９上を・ζ各層を形成し接着層３を
介してポリカーボネート等の保護へ２を接着し、光ディ
スク１が作製される。、図においてはレーザー光９を片
方の面からのみ照射して用いる例を示したが、担体９．
断熱層８．導電性透光層７゜熱拡散層ら、記録層６．断
熱層４．接着層３を同様に形成（〜で、両方の面からレ
ーザー光を照射し５て使用可ぢヒな構成としてもよい。

また、担体９に案内６４を持た：ｔい構成においても本
発明の効果は同様に発揮される。

また、担体９が耐熱性材料で構成される場合においては
断熱層８をあえて形成する必要はなく、担体９上に導電
性透光層７を直接形成し、てもか７わない。

また、第１図に示す様にレーザー光１０が元ディスク１
の片方から照射される場合にお・いても、記録層５と断
熱層４との間にダイヤモンド膜もし、くはダイヤモンド
状炭素膜等から成る熱拡散層を形成したものも本発明の
一例である。

発明の効果 記録層の少なくとも片面に高熱伝導率の熱拡散層を密着
して形成することにより、記録時の短時間のレーザー光
照射においては記録層が速やかに冷却され、記録層は確
実に相変化を起す。

また消去用として用いる場合には比較的長い時間のレー
ザー光照射においては過大々熱応力が発生；Ｅず、記録
層が除冷さ九、記録、轡は確実に相愛化を起す。

さらに記録層の溶融部が拡がるたｙ）に高ＳＮ比で信号
の記録・消去が行なえる。

この様に本発明による光ディスクは実用特性に優れたも
のである。

なお本発明は記録層の相変化により信号を記録もしくは
消去する光ディスクのみに限定するものではなく、例え
ば光照射による記録層の磁性変化でも信号を記録もしく
は消去する光磁気記録担体等にも本発明は同様な作用、
効果を発揮できるものである。

【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情報記録担体の断
面図、第２図は従来例における光情報記１・・・・・・
光ディスク、２・・・・・・保護板、３・・・・・・接
着層、４・・・・・・断熱層、６・・・・・・記録層、
６・・・・・・耐熱層、７・・・・・・導電性透光層、
８・・・・・・断熱層、９・・・・・・担体、１０・・
・・・・レーザー光。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光照射により信号を記録もしくは消去する記録層と、少
   なくとも前記記録層の片面に接して形成された炭素もし
   くは炭素を主成分とする熱拡散層と、この熱拡散層の前
   記記録層と接する面とは反対の面に接して形成された導
   電性透光層とを含む光情報記録担体。