JPH04321946A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光記録媒体、特に再生専
用型光ディスク（ＣＤ）用再生装置により再生が可能な
光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】光情報記録媒体は、コンパクトディスク
（ＣＤ）に代表される再生専用形ディスクが広く普及し
、これに続いて将来大きな需要が期待される追記形光デ
ィスク及び書換え形光ディスクの研究が盛んに行われて
いる。この中でシアニン色素、フタロシアニン色素、ナ
フタロシアニン色素等の有機色素を記録材料として用い
た追記型光ディスクは、テルル等の無機系材料を記録材
料とする光ディスクに比べ、回転塗布による製膜が可能
であることから、低コスト化が期待できるために新たに
注目されている。近年では、さらに再生専用型光ディス
ク、すなわちコンパクトディスク（ＣＤ）の再生装置に
より再生が可能であり、かつ一回の記録が可能な追記型
光ディスク（ＣＤ−ＷＯ）が提案され、コンパクトディ
スクの規格に準拠する追記型光ディスクの研究開発が一
層盛んに行われている。特に、再生レーザー光に対して
ディスク未記録部の反射率を７０％以上にするために種
々のディスク構造が検討されている。

【０００３】特開平２−８７３３９号公報、特開平２−
８７３４０号公報及び特開平２−７９２３５号公報には
、反射率を高めるために、基板の上に特定の光学定数を
有する記録層、さらに金、銀、銅、アルミニウム等の金
属反射層を所定の膜厚に積層してなる構造が提案されて
いる。この構造によれば、レ−ザ−光に対する反射率を
７０％以上にできるとされる。未記録部での反射率を高
めるためのディスクの構造について、いくつか提案され
ているが、これらの公報に記載されるように、基板の上
に記録層及び反射層を順次積層してなる構造のものが一
般的である。

【０００４】前記公報に記載される構造では反射率を大
きくするための反射層に低屈折率で消衰係数の大きい、
金、銀、銅、アルミニウム、白金、を用いる必要がある
。これら金等の反射膜は高価な上、色素との界面での付
着力が弱く、剥離の問題が指摘されている。また、反射
層として安価なアルミニウムを用いたものが発表されて
いるが、アルミニウムでは、耐食性が問題視されている
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題に
鑑み、未記録部の反射率を高めるために新規な構造を有
する光記録媒体を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明における光記録媒
体は、基板上に、高屈折率層及び低屈折率層を順次１回
以上積層し、一番上の低屈折率層の上に高屈折率層が積
層されており、高屈折率層のすく少なくとも一つを記録
層とし、それぞれの界面での振幅反射波が互いに干渉し
て増幅するように調整されてなるものである。

【０００７】上記基板としては、塩化ビニル、アクリル
樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂、ポ
リビニルアセタ−ル樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の
熱硬化成樹脂、ガラス等の材料からなるものがあり、形
状としては板状が好ましい。基板は、レーザー発信波長
で消衰係数が０又はほぼ０のものが好ましい。

【０００８】前記高屈折率層は、レーザー発信波長で基
板よりも高屈折率でかつ、反射率を高めるために多重干
渉を利用するので消衰係数が小さいものであることが好
ましい。消衰係数が小さいと、光をあまり吸収せずに他
の層まで光を透過させることができる。高屈折率層は、
レーザー発信波長で屈折率が基板よりも１以上大きく、
消衰係数が０．１以下であるのが好ましい。ただし、最
外層の高屈折率層は、消衰係数が小さくてもよい。高屈
折率層は、有機色素、無機物質等からなる。有機色素と
してはシアニン色素、フタロシアニン色素、ナフタロシ
アニン色素、メロシアニン色素、ポリメチン色素、アン
トラキノン色素、ポルフィリン色素等がある。これらの
色素のうち、レーザ光発信波長よりも低波長側にに共鳴
吸収帯のピークを有するものは、この波長で高屈折率で
低消衰係数を示しやすい。これらの色素は、有機溶媒に
溶解した後回転塗布法により、また、蒸着可能なものは
真空蒸着法により製膜して、高屈折率層とされる。無機
物質としては、Ｓｉ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｎ
Ｔｅ等があり、真空蒸着法、スパッタリング法等により
製膜して、高屈折率層とされる。高屈折率層の少なくと
も一つは、記録層とされる。記録レーザ波長で記録層が
０より大きい消衰係数を有する場合、この記録層に光が
吸収され、変形等の影響を受けて記録が行われる。この
記録層は未記録の場合、高反射率を達成するために消衰
係数はできるだけ小さいことが好ましく、しかも記録層
がより多くの光を吸収するように、記録層は基板に接し
て存在するのが好ましく、このような配置では、弱い記
録レーザー光パワーで十分な記録が可能になる。

【０００９】前記低屈折率層は、レーザー発信波長で高
屈折率層よりも低屈折率でかつ、反射率を高めるために
多重干渉を利用するので消衰係数が小さいものであるこ
とが好ましい。低屈折率層は、レーザー発信波長で屈折
率が高屈折率層よりも１以上小さく、消衰係数が０又は
ほぼ０であるのが好ましい。低屈折率層の材料としては
、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＣｅＦ３、ＬａＦ３等の無機材
料やテフロン、ポリスチレン、ニトロセルロース、ポリ
ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、ポリ
ビニルアルコール、シリコン樹脂等の有機材料を用いる
ことができる。無機材料は真空蒸着法、スパッタリング
法によって、有機物ポリマーは有機溶媒に溶解した後回
転塗布法によって又はスパッタリング法によって製膜し
て、低屈折率層とされる。

【００１０】本発明における光記録媒体は、最外層に保
護層が積層されていてもよい。保護層には紫外線硬化樹
脂、熱硬化樹脂等の各種合成樹脂が使用できる。また、
保護層として、二酸化ケイ素等の膜をスパッタリング法
、真空蒸着法等により形成してもよい。

【００１１】基板及び各層の屈折率は、基板、低屈折率
層及び必要に応じて積層される保護層が１．５前後であ
り、高屈折率層が２．７以上であるのが好ましい。この
場合、未記録部の反射率を十分に高める（例えば、反射
率を７０％以上にする）ことができる。

【００１２】本発明における光記録媒体は、基板上に高
屈折率層及び低屈折率層が順次積層されており、一番上
の低屈折率層の上に高屈折率層が積層されている。この
ように、高屈折率層が、基板に接して存在し、しかも、
高屈折率層が一番外にあるため、反射率に寄与する振幅
反射波の数が多くなり、高反射率が得やすくなる。基板
の上に高屈折率層、低屈折率層及び高屈折率層の三層が
順次積層されていることは、最も少ない積層数で例えば
７０％以上の高い反射率を得ることができるため、好ま
しい。

【００１３】各層の膜厚は、上記したように、各界面に
基づく振幅反射波が互いに干渉してて増幅するように調
整されるが、次のようにマトリックス法を用いて決定す
るのが好ましい。

【００１４】以下において、基板上に第１の高屈折率層
、低屈折率層、第２の高屈折率層及び保護層が順次積層
されている場合について、説明する。再生レーザー光の
波長をλで示す。また、層の特性マトリックスをＭで、
波長λでの光学定数をＮで、波長λでの屈折率をｎで、
波長λでの消衰係数ｋで、膜厚をｄで、位相距離をγで
表わし、これらが、基板、第１の高屈折率層、低屈折率
層、第２の高屈折率層及び保護層のものであることを、
それぞれ、下付き添字で、０、Ｈ１、Ｌ、Ｈ２及びＰで
示す。また、以下において、ｉは１の虚数を示す。 なお、Ｎ＝ｎ＋ｉｋである。

【００１５】第１の高屈折率層、低屈折率層及び第２の
高屈折率層の特性マトリックスＭＨ１、ＭＬ　及びＭＨ
２は、下記の数１、数２及び数３で示される行列によっ
て与えられる。

【数１】

【数２】

【数３】

【００１６】上記の行列に現われる、γＨ１、γＬ　及
びγＨ２は、下記の数４、数５及び数６で示される。

【数４】γＨ１＝２πｄＨ１ｎＨ１／λ−ｉｄＨ１ｋＨ
１／λ

【数５】γＬ　＝２πｄＬ　ｎＬ　／λ−ｉｄＬ
　ｋＬ　／λ

【数６】γＨ２＝２πｄＨ２ｎＨ２／λ−
ｉｄＨ２ｋＨ２／λ

【００１７】積層構造の特性マトリ
ックスは、各層の特性マトリックスの積である。前記し
た第１の高屈折率層、低屈折率層及び第２の高屈折率層
の積層構造の特性マトリックスをＭＭＵＬ　とすると、
これは下記数７で表わされる。

【数７】 ただし、数１中、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１及びＭ２２は
マトリックスの成分を示す。例えば、Ｍ１１は下記数８
で表わされる。

【数８】Ｍ１１＝ｃｏｓγＨ１・ｃｏｓγＬ・ｃｏｓγ
Ｈ２−（ＮＬ／ＮＨ１）・ｓｉｎγＨ１・ｓｉｎγＬ・
ｃｏｓγＨ２−（ＮＨ２／ＮＬ）・ｃｏｓγＨ１・ｓｉ
ｎγＬ・ｓｉｎγＨ２−（ＮＨ２／ＮＨ１）・ｓｉｎγ
Ｈ１・ｃｏｓγＬ・ｓｉｎγＨ２

【００１８】上記した
構造の光記録媒体の反射率（エネルギー反射率）Ｒは、
垂直入射の場合、下記数９により計算される。

【数９】

【００１９】上記の式において、式中には、各層の光学
定数、再生波長及び各層の厚さが含まれる。再生波長は
特定することができ、これを特定し、しかも各層の物質
を特定すると、光学定数が決まる。従って、この場合、
上記数９において未知数はｄＨ１、ｄＬ及びｄＨ２の三
個の膜厚である。そこで、これらのうち２個を約λ／４
ｎ（ただし、λは上記した再生波長、ｎは各層のこの再
生波長における屈折率）に設定し、残りの膜厚を上記Ｒ
が最大になるように決定する。λ／４ｎは振幅反射波の
位相が揃うための最短位相距離に相当する。しかし、少
なくとも記録層は消衰係数が０でないため、振幅反射波
の位相が揃うための最短位相距離がλ／４ｎから少しず
れを生じる。そこで、上記三個の膜厚のうち２個を約λ
／４ｎとし、他の１個を上記Ｒが最大になるように決定
することにより、未記録部の反射率が７０％以上になる
ように光記録媒体の各層の膜厚を容易に設計することが
できる。さらに、多くの層を有するときも同様に膜厚を
設計することができる。保護層がないときは、上記Ｎｐ
を空気の光学定数に置き換えればよい。

【００２０】本発明における光記録媒体への記録は記録
レーザ光を照射して、記録層に変化を生じさせ、その部
分の反射率を変化させて行う。例えば、上記記録層に記
録レーザ光を照射し、照射部に光を吸収させ、吸収され
た光が熱に変換され、これによりその照射部が溶融、気
化又は分解して変形し、さらに記録層に隣接する層の界
面を変形させて、多重干渉構造を崩し、その照射部の反
射率を低下させることにより、記録することができる。 このような記録層の変化を伴うものは、追記型となる。 記録した情報の再生は、同一のレーザ光を記録が行われ
るよりも小さいパワーで照射し、記録部と未記録部の反
射率の変化を検知して行うことができる。

【００２１】

【作用】本発明における光記録媒体では、複素屈折率の
異なる薄膜を多数積層し、各層界面において、透過光を
反射させ、各界面に基づく振幅反射波を互いに干渉させ
て増幅させ、好ましくはこれらの振幅反射波の位相が揃
うようにし、全体として高い反射率を、金属反射層を使
用することなく、得ることができる。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。

【００２３】実施例１ ガラス基板（７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消衰係数
は０である）上に高屈折率層として、１，１’−ジブチ
ル−３，３，３’，３’−テトラメチル−４，５，４’
，５’−ジベンゾインドジカ−ボシアニンパ−クロレー
ト（７８０ｎｍでの屈折率は２．７、消衰係数は０．０
５である）７０ｍｇを１，１，１，３，３，３−ヘキサ
フルオロプロパノール５ｃｃに溶解し、回転塗布法によ
り、膜厚７０ｎｍに製膜した。このうえにさらに低屈折
率層としてＳｉＯ２（７８０ｎｍでの屈折率は１．５、
消衰係数は０である）をスパッタリング法により１３０
ｎｍに製膜した。さらに高屈折率層としてＳｉ（７８０
ｎｍでの屈折率は３．１、消衰係数は０．１である）を
同様にスパッタリング法により６２ｎｍに製膜した。図
１にこの多層膜の反射スペクトルを示す。記録再生波長
の７８０ｎｍでの反射率は７５％であった。

【００２４】実施例２ ポリカーボネート基板（外経：１２０ｍｍ，内経：１５
ｍｍ，トラックピッチ：１．６μｍ，出光石油化学株式
会社製、７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消衰係数は０
である）の上に、高屈折率層として１，１’−ジブチル
−３，３，３’，３’−テトラメチル−４，５，４’，
５’−ジベンゾインドジカ−ボシアニンパ−クロレート
（７８０ｎｍでの屈折率は２．７、消衰係数は０．０５
である）７０ｍｇを１，１，１，３，３，３−ヘキサフ
ルオロプロパノール５ｃｃに溶解し、回転塗布法により
膜厚７０ｎｍに製膜した。この上にさらに低屈折率層と
してＳｉＯ２（７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消衰係
数は０である）をスパッタリング法により１３０ｎｍに
製膜した。さらに高屈折率層としてＳｉ（７８０ｎｍで
の屈折率は３．１、消衰係数は０．１である）を同様に
スパッタリング法により６２ｎｍに製膜した。このディ
スクの７８０ｎｍでの反射率は、７５％であった。以上
のようにして得られた光ディスクに、光記録評価装置（
ＯＭＳ−２０００、ナカミチ株式会社商品名）を用い基
板側から波長７８０ｎｍの半導体レーザーで、線速度１
．２５ｍ／ｓｅｃ、デューティ比５０／５０の信号を記
録した。記録信号はＣＤのＥＦＭ信号と同じ単一周波数
、１１Ｔ（１９７ＫＨｚ）、７Ｔ（３０９ＫＨｚ）、３
Ｔ（７１８ＫＨｚ）を用いた。記録した信号を７８０ｎ
ｍの半導体レーザー０．５ｍＷで再生したところ、記録
部では反射率が低下し最高到達Ｃ／Ｎはほぼ５０ｄＢ前
後であった。また、上記で得られた光ディスクにＥＦＭ
信号を記録し、市販のコンパクトディスクプレ−ヤ−（
ＤＰ−８０００，Ｋｅｎｗｏｏｄ社製、再生光波長７８
０ｎｍ）で再生することが可能であった。このとき、再
生振幅信号のアイパターンから求めたところ、Ｉ１１／
ＩＴＯＰは０．６５、Ｉ３／ＩＴＯＰは０．３５であっ
た。

【００２５】実施例３ ガラス基板（７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消衰係数
は０である）の上に、高屈折率層として１，１’−ジブ
チル−３，３，３’，３’−テトラメチル−４，５，４
’，５’−ジベンゾインドジカ−ボシアニンパ−クロレ
ート（７８０ｎｍでの屈折率は２．７、消衰係数は０．
０５である）７０ｍｇを１，１，１，３，３，３−ヘキ
サフルオロプロパノール５ｃｃに溶解し、回転塗布法に
より膜厚７０ｎｍに製膜した。この上にさらに低屈折率
層としてＳｉＯ２（７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消
衰係数は０である）をスパッタリング法により１３０ｎ
ｍに製膜した。さらに高屈折率層としてビス（トリブチ
ルシロキシ）シリコンナフタロシアニン（７８０ｎｍで
の屈折率は４．０、消衰係数は０．２である）を真空蒸
着法により同様に５０ｎｍに製膜した。図２にこの多層
膜の反射スペクトルを示す。記録再生波長の７８０ｎｍ
での反射率は８１％であった。

【００２６】実施例４ ポリカーボネート基板（外経：１２０ｍｍ，内経：１５
ｍｍ，トラックピッチ：１．６μｍ，出光石油化学株式
会社製、７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消衰係数は０
である）の上に、高屈折率層として１，１’−ジブチル
−３，３，３’，３’−テトラメチル−４，５，４’，
５’−ジベンゾインドジカ−ボシアニンパ−クロレート
（７８０ｎｍでの屈折率は２．７、消衰係数は０．０５
である）７０ｍｇを１，１，１，３，３，３−ヘキサフ
ルオロプロパノール５ｃｃに溶解し、回転塗布法により
膜厚７０ｎｍに製膜した。この上にさらに低屈折率層と
してＳｉＯ２（７８０ｎｍでの屈折率は１．５、消衰係
数は０である）をスパッタリング法により１３０ｎｍに
製膜した。さらに高屈折率層としてビス（トリブチルシ
ロキシ）シリコンナフタロシアニン（７８０ｎｍでの屈
折率は４．０、消衰係数は０．２である）を真空蒸着法
により同様に５０ｎｍに製膜した。以上のようにして得
られた光ディスクに、実施例２と同様に光記録特性を評
価したところ、３〜１１Ｔの単一信号を４ｍＷの記録で
４５ｄＢ前後のＣ／Ｎが得られた。図３に各周波数信号
での記録パワ−とＣ／Ｎの関係を示す。図３中、グラフ
１は３Ｔにおける特性を、グラフ２は７Ｔにおける特性
を、グラフ３は１１Ｔにおける特性を示す。

【００２７】

【発明の効果】請求項１における光記録媒体は、記録再
生用レーザー波長で未記録部の反射率が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　実施例１で得られた光ディスクの反射スペ
クトルである。

【図２】　　実施例３で得られた光ディスクの反射スペ
クトルである。

【図３】　　実施例４で得られた光ディスクの記録特性
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…周波数信号３Ｔでの記録特性を示すグラフ、２…周
波数信号７Ｔでの記録特性を示すグラフ、３…周波数信
号１１Ｔでの記録特性を示すグラフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上に、高屈折率層及び低屈折率層
   を順次１回以上積層し、一番上の低屈折率層の上に高屈
   折率層が積層されており、高屈折率層のすく少なくとも
   一つを記録層とし、それぞれの界面での振幅反射波が互
   いに干渉して増幅するように調整されてなる光記録媒体
   。