JPS6358639A - 光学情報記録媒体 - 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、レーザー光線を用いた情報記録再生装置に用
いる記録媒体として例えば光ディスク、とりわけ書き換
え可能な光ディスクに関し、その書き換え特性を向上さ
せる構成を提供する。

従来の技術 元ディスク等の光学情報記録媒体において記録層を薄く
する一つの流れがある。その狙いは、主として記録部の
熱容量全下げて記録・消去に必要なエネルギーを低減さ
せる（高感度化）ことであり、同時に光の干渉効果を効
果的に利用して記録前後の反射光又は透過光の変化量を
太きくシ、大きい信号（高Ｓ／Ｎ化）ということである
。もちろん、記録層をただ薄くするだけでは、かえって
記録層における光吸収効率が低下して感度は下がってし
まう。そこで、例えば１９６５年にドーバ−社から発行
されたヘブンズの著書「固体薄膜の光学的性質」Ｐ２Ｏ
に記載のマトリックス法等により記録層における光吸収
効率を高める工夫がなされている。具体例として、例え
ば特開昭５７−１１１８９号公報には、基板上に人ｕ　
、　ｋｌ等の光反射係数の高い金属薄膜を反射層として
設け、その上にカルコゲン化物合金薄膜から放る記録層
、アクリル樹脂等より成る被覆層を施した構成、又更に
反射層と記録層との間に、干渉効果を最大限にすべく光
の行路長を調整するための透明な挿間層を追加した構成
が示されている。これらの構成においては各層の光学定
数をベースに各層の膜厚が厳密に決定されることになる
。

発明が解決しようとする問題点 上記記録媒体において、記録層としてカルコゲン化物合
金薄膜、反射層としてＡｕ又はＡｄを適用し、書き換え
型の光デイスク全構成した場合、十分高い光吸収効率が
得られるにもかかわらず期待されるほどの高感度が得ら
れないことがわかった。

カルコゲン化物合金等において発現される結晶相とアモ
ルファス拒との間の可逆的相変態は光照射による熱的プ
ロセスで生じる。このうちアモルファス相を結晶化する
過程においては、漸時、結晶化温度以上に保つ必要があ
るが、上記構造の場合、光照射によって生じた熱は主に
反射層を伝って容易に周囲に拡散する。このためエネル
ギーロスが大きく高感度が得られない。即ち、これまで
のところ、前述の光学情報記録媒体においては構造に伴
う利点が十分生かされず、その欠点が強調されることに
なってい念。

問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題全解決する手段として反射層の材
料に注目し、高い反射係数に主眼をおいた従来のＡｕ　
、　ｋｅ等の薄膜を、光反射係数は人ｕ。

Ａｌに比べてやや低いが熱伝達率がはるかに小さいＣｒ
を主成分とする薄膜に置きかえたものである。

作用 光学情報記録媒体の反射層を熱伝達率の小さいＯｒ薄膜
にすることにより、光照射の際、照射部での周囲への熱
拡散が小さくなって記録層を効率よく昇温させることか
可能となる。このため記録層においてアモルファス相を
結晶化させるのに必要な光パワー密度が小さくてすみ、
高感度の光学情報記録媒体が得られる。

実施例 以下、図面に基いて本発明を説明する。

第１図に本発明の光学情報記録媒体の一構成例を示す。

図中ａは保護層６側から光を入射させる例であり、ｂは
基材１側から光を入射させる例である。

基本的にはａ、ｂは全く同じ構成であるが基板と各層の
位置関係及び基板に形成する順番の違いが基板及び各層
の材質、製法等に多少の差を生ずる０ 基板１としてはＰＭＭ人、ポリカーボネイト等の厨脂又
はガラス等、通常光ディスクに用いられる表面の平滑な
ものを用いるが、ａタイプの場合は基板が透明である必
要はなく表面の平滑な金属板、セラミックス板を用いる
ことができる。光ディスクの場合、通常基材平面７はレ
ーザ光線を導くために、スパイラル又は同心円状のトラ
ックで覆われている。

２は反射層であって本発明においてはＣｒを主成分とす
る薄膜を用いる。

透明体層３．６としては５ｉ０２．　Ａｄ２０５．　Ｚ
ｎＳ　。

Ｚｎ５ｅ　　等の誘電体層全周いる。これらの層の働き
は、１つには記録層４が記録、消去を繰り返した時に破
壊されるのを防止することであり、１つには前述した多
重干渉効果を利用して記録層４への光吸収効率金高める
ことであり、同時に記録前後の反射光又は透過光の変化
量を大きくして高いＳ／Ｎを得ることである。

記録層４の材料としては、書き換え型の場合は、例えば
Ｔθ、Ｓθをベースとするカルコゲン化物合金等、結晶
相とアモルファス相との間で熱的プロセスに基づき可逆
的な構造変化をおこす物質、或いは光磁気記録媒体に用
いられる希土類元素と遷移金属元素とをベースとする物
質等を用いることができる。

保護層６は樹脂をスピンコードしたり、基材と同様の園
脂板、金属板等を接着剤全周いてはり合わせることによ
って形成する。

各層の膜厚はマトリックス法により厳密に決定すること
ができる。ただし場合によっては２つの透明体層３，５
のうち片方又は両方の無い構成も考えられる。これは記
録層４の材料系によっても異なるが、この構成を例えば
いわゆる追加記録型の書き換えないタイプの記録媒体に
適用する場合には前述の破壊防止効果はさほど必要でな
く、光学的な効率のみを考えればよい。この場合、特に
光の入射側の透明体層６は必ずしも必要ではない。

さらには同図Ｃに示すように２組の記録媒体を反射層２
全内側にして接着層８により貼り合わせることにより、
両面から記録、再生、消去可能な購造が用いられる。

反射層２は記録層における入射光線の吸収効率を高める
とともに、他の層の屈折率ｎ、消衰係数に、膜厚ｄと関
連して光学情報記録媒体の設計範囲全拡大することにあ
る。さらに熱伝達率の小さい反射層を選ぶことにより、
光照射に対する光学情報記録媒体の感度が向上する。こ
れは光照射部での周囲への熱の逃げが主に反射層を伝わ
ってな　−されることによる。反射層１ｃｒｉ生成とす
る薄膜とすることにより、以前用いられていたＡｕやＡ
５からなる反射層に比べて光学情報記録媒体の感度が飛
躍的に向上することが実験的に確められたＯ 次に更に具体的な例をもって本発明を詳述する。

（実施例１） 第２図に示す構成のテストピースを多数用意した。基材
として厚さ１・２朋のＰＭＭＡ樹脂９、第１及び第２の
誘電体層としてＺｎ３層１０、記録層１１として（Ｔｅ
６５Ｇｅ２０Ｓｅ１ｓ）７ｏｓｂｓｏの組成の化合物層
を用い、反射層１２はＯｒ及びＡｕ、人６ｆｆ：選んだ
。

さらにＵＶ樹脂１３で、厚さ１−２ｍＰＭＭＡ樹脂の保
護層１４を貼り合せた。各層はそれぞれ１×１０　Ｔｏ
ｒｒ　以下の真空槽内で電子ビーム蒸着法により形成し
念。記録層は４つのソースからそれぞれの成分の蒸着レ
ートを制御しながら同時蒸着して形成した。各層の膜厚
は、記録、消去に用いるレーザの波長λ（〜８３００人
）と各層の屈折率ｎと全基準に選んだ。第１のＺｎＳ層
の膜厚を５λ／１ｅｎ（〜１ｏ５０人）、記録層の膜厚
を４００人、第２のＺｎＳ層の膜厚をλ／２ｎ（〜１６
８０人）、反射層の膜厚を２ｅｃ人、４００人、及び６
００人とした。

蒸着により形成された記録膜はアモルファス状態である
。上記サンプルにレーザ光を照射すると、照射部で記録
層が加熱され、アモルファス→結晶の相変態がおこる。

この時、レーザ光のパワーを一定にすると相変化開始に
用するレーザ光照射時間の長短で各サンプルの感度の優
劣を決ることができる。相変化が行ると記録膜の屈折率
ｎが変化するので、サンプルの反射率変化を観察するこ
とにより相変化開始点を知ることができる。各サンプル
に２ｍＷのレーザ光を照射時間ｆ　１０　ｎ５ｅｃから
２０　ｕｓｅｃまでかえて照射した。この時、相変化開
始に要した照射時間は膜厚４００人のＯｒ反射層を用い
たサンプルでは３μｓｅｃであった。

一方ムＵ及びｋ１反射層金用いたサンプルでは、反射層
の膜厚が２００．４００．６００人いづれの場合も、２
０μｓｅｃまでの照射時間では相変化はおこらなかった
。

この実験結果を考察するにあたり、各反射層材料の熱的
及び光学的特性について述べる。

表１に人Ｕ１人４及びＯｒの熱特性を示す（ｔｈｅＴＰ
ＲＣＤ２Ｌｔａ　５ｅｒｉｅｓ　　Ｍｏｌ　ｌ＆４）。

この表から明らかな様に、人ＵやＡ４に比べてＯｒの熱
伝達率は１／４〜１／６と小さい。前述の実験の結果は
、反射層をＯｒ、　ｋｌ、　Ａｕ　　とした順に感度が
悪くなることを示しているが、これは熱伝達率の小さい
反射層を選んだ時に高感度が得られるという予想と一致
する。

（以　下金　白） 表Ｉ　　Ａｕ、ムｌ及びＯｒの熱的特性３００１Ｃにお
ける値 文献：　　１）　ｔｈｅ　’ｒｐＲｃ　Ｄａｔａ　５ｅ
ｒｉｅｓ　１２）　ｔｈｅ　ＴＰＲＣＤａｔａ　５ｅｒ
ｉｅｓ　４次に光学的特性について述べる。あらかじめ
各層の屈折率ｎ及び消衰係数ｋｉ実験的手法により求め
ておき、これらの値と各膜厚を与えることにより、前述
したサンプル各層における波長８３００人のレーザ光の
吸収量を算出した。記録層及び反射層以外の層ではに＝
ｏなので吸収はない。表２に計算に用いた各層のｎ、に
、表３に計算結果を示す。

表２　各層の光学定数（実験値） 表３　各層における光吸収量（計算値）Ａｕ反射層の膜
厚が２００人、４００人、・・・・・・と厚くなるにつ
れて記録層での吸収が大きくなる。

これは反射層での反射率が膜厚の増加に伴い太きくなる
ことによる。Ａｕ反射層の場合、６００人の膜厚で、記
録層における吸収は飽和値の９９チに達する。いづれの
膜厚にせよ、膜厚４００人のＣｒ反射層のサンプルより
も、記録層での吸収が大きい。計算より反射層の反射率
を高めることにより記録層での吸収効率が高まることが
わかるが前述の実験結果とあわせると、記録層での吸収
効率を高めるだけではアモルファス→結晶の相変態感度
を高めることはできない。前述したように熱の逃げの律
速となっている反射層の熱伝達率が重要である。熱の逃
げという観点から表３をみると反射層における吸収効率
に注目すべき点がある。

すなわち、Ａｕ反射層では４％以下の吸収しかないのが
、Ｃｒ反射層では２７％の吸収がある。反射層での吸収
が大きいと、光射照の際、記録層と同時に反射層も昇温
される。それ故、両層の温度差があまり広がらないので
記録層からの熱の逃げが小さく、効率よく記録層が昇温
され、結果として感度が向上する。

以上述べたように、相変化の感度は反射層での熱の逃げ
やすさに最も強く依存する。Ｏｒ薄膜を反射層に用いる
ことにより、熱的・光学的に侵れた光学情報記録媒体が
得られることが、実験及び計算によって示された。

（実施例２） 一般に金属は酸化物になると、熱伝達率が小さくなるこ
とが知られている。Ｏｒについても同隊の事が期待でき
る。光学情報記録媒体の反射層としてＯｒ　ｆ主成分と
する薄膜を選んだ時、酸素を含むと熱伝達率が小さくな
るのであれば、光照射による記録層でのアモルファス→
結晶の相変態感度が更に向上することが期待できる。こ
のことを実験で確めた、前述の構成のサンプルを用意し
た。

この時Ｏｒ薄膜反射層を蒸着によって成膜する際真空槽
内の酸素分圧全種々にかえた。得られたサンプルに２ｍ
Ｗのレーザ光全照射し、相変化開始に要した時照時間を
調べると同時に、反射層中のＯｒ、Ｏの組成比をオージ
ェ分析によって求めた。

この１結果を表４に示す。表４に示すようにＣｒ　ｆ反
射層材料とした際、反射層中に取り込まれる酸素置が多
くなると、光学情報記録媒体の感度が向上することが確
認された。しかし、反射層中に含まれる酸素の量が５０
％にもなると、反射層での反射率が極端に低下するため
、反射層本来の働きを失い感度が低下することが確認さ
れた。

表４　反射層中の酸素量と相変化開始に要する２ｍＷレ
ーザ照射時間の関係 （実施例３） 前述したように多層構造からなる光学情報記録媒体の各
層の膜厚はマトリックス法により厳密に選定できる。反
射層は高い反射率をもち記録層での光吸収効率を高める
ことが要求されるので、ある程度以上の膜厚が必要とな
る。第３図にＺｎＳ基板上に形成したＣｒの膜厚と反射
率の関係を示す。

ｃｒの膜厚が８００人を超えると反射率は飽和して変化
しない。いま一つ反射層の熱伝達率が他層のそれと比べ
て著しく小さく、反射層において熱拡散が律速しでいる
ことを考えると、反射層の膜厚を必要以上に厚くするこ
とは光照射部での熱拡散を太きくシ、かえって昇温効率
が下がることが容易に予想される。前述の構成のサンプ
ルを用いＯｒ　ｆ反射層材料に選んだ時、反射層の膜厚
とサンプルの感度の関係を調べた。この結果を表５に示
す。予想されるように感度が高いのはＣｒ反射層の膜厚
が２００人〜８００八という限られた範囲にあることが
確められた。

（以下金　白） 表５　　Ｃｒ反射層の膜厚と相変化開始に要する２ｍＷ
レーザ照射時間の関係 （実施例４） 厚さ０．２朋のガラス基板上に厚さ４００人のλｇ及び
Ｃｒを電子ビーム蒸着法により形成した。このテストピ
ースｔ８０℃−湿度８０チの雰囲気中に保持した時の反
射率変化を分光器を用いて測定し念。耐湿試験前と３０
日間の耐湿試験後の反射率変化は、Ａｄの場合３０係以
上でちるのに対し、Ｏｒでは１チ以下であった。

発明の効果 以上述べたように、本発明によって従来の光学情報記録
媒体よりも大幅に記録感度が高く、かつ耐湿性に優れた
可逆的光学情報記録媒体が提供された。

この効果に基づき、例えば画像処理用のコンピューター
用ファイル、メモリー等への応用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学情報記録媒体の基本構成２示す断
面図、第２図は本発明の光学情報記録媒体の感度測定用
テストサンプルの断面図、第３図はＺｎＳ基板上に形成
したＯｒの膜厚と反射率の関係を示すグラフである。 １・・・・・・基板、２・・・・・・反射層、３，５・
・・・・・透明体層、４・・・・・・記録層、６・・・
・・・保護層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第　
１　図 第１図 １光 ト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を吸収し、その結果として物理的又は化学的変
   化を生ずる記録層と、上記記録層への光吸収効率を高め
   るための光反射層、及び光の行路長を調整し、記録前後
   の反射光の変化量を大きくするための誘明体層とを基板
   上に備えた構成において、上記反射層を、Ｃｒを主成分
   とする薄膜で形成したことを特徴とする光学情報記録媒
   体。
2. （２）Ｃｒ薄膜中に含まれる酸素量をｙａｔ％とした時
   、ｙを０＜ｙ≦５０の範囲に選ぶことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光学情報記録媒体。
3. （３）Ｃｒ薄膜の膜厚を２００〜８００Åの範囲に選ぶ
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報
   記録媒体。
4. （４）記録層が、結晶層とアモルファス相との間で可逆
   的に相変態を起し得る材料薄膜で構成されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録媒体。