JPH0462090A - 光記録媒体並びにその記録書き込み及び読み取り方法 - 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］ 本発明は光記録媒体並びにその記録書き込み及び読み取
り方法に係り、特に記録感度及び記録、再生の安定性、
信頼性に優れた光記録媒体並びにこのような光記録媒体
の有効な記録書き込み方法及び記録読み取り方法に関す
る。

［従来の技術］ 従来、光記録媒体として、熱により変成又は融解する記
録物質を含む記録層に、レーザビームを照射して記録物
質の融解又は分解を生じさせ、永久的な穴又は変形した
スポットを作って信号を記録する方式のものがある。こ
の記録物質としては、低融点でしかも高反射性の合金、
熱分解性又は低融点の有機色素が知られている。一方、
結晶−アモルファス転移などの、可逆的又は不可逆的な
相変化を利用して、記録膜に信号を記録する方式のもの
もある。この場合においても、記録層にレーザ光を照射
して温度を高めることが必要である。更に、他の方式の
ものとして、ＧｄＴｂＣ。

なとの磁性体に外部磁場の中でレーザ光を照射して温度
を高め、磁化方向に反転させ、これによる光の回転角変
化を信号として読み取る光磁気記録媒体がある。上記い
ずれの方式のものにおいても、記録層の温度を高めて信
号を記録する点で共通しており、これらはサーマルモー
ド記録方式と称されている。

ところで、サーマルモード記録方式では強いレーザ光に
より信号を書き込む。この際、高速書込、即ち、小さな
レーザエネルギーで記録が行なえるように、高感度の記
録物質が必要である。

方、再生においては読み取り用の弱いレーザ光ヲ照射す
る。この際には、記録された信号が変化したり未記録部
が書き込みされることのないよう、記録層が安定である
ことが要求される。通常の場合、記録レーザ光と再生レ
ーザ光の強度を変えて上記の相反する条件を満足させる
ため、レーザ強度に対して十分大きなしきい値をもつ記
録物質が必要となる。

また、記録物質の融解、分解などの変形、又は相変化な
ど、信号が反射率の変化で記録される方式の光記録媒体
並びにその記録書き込み及び読み取り方法においては、
記録時に照射レーザ光エネルギーが有効に吸収されて変
化を生じることが重要であり、一方、再生においては弱
い読み取りレーザ光を有効に反射することが必要である
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、一般に、反射率の高い記録物質は伝熱損
失及び反射損失が大きく、上記二つの相反する条件を満
足する記録物質を見出すことは容易ではない。

本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって
、上記二つの相反する条件を満足する記録層を有し、記
録感度及び記録、再生の安定性、信頼性に優れた光記録
媒体並びにこのような光記録媒体の有効な記録書き込み
方法及び読み取り方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の光記録媒体は、表面プラズモン性の金属
超微細粒子及び記録物質を含む記録反射層を備えること
を特徴とする 請求項（２）の光記録媒体は、表面プラズモン性の金属
超微細粒子、該金属超微細粒子の表面プラズモンを増強
させる非線形光学物置及び記録物質を含む記録反射層を
備えることを特徴とする請求項（３）の光記録媒体の記
録書き込み方法は、請求項（１）の光記録媒体の書き込
みにあたり、表面プラズモン性の金属超微細粒子の共鳴
波長領域の書き込み光を用いることを特徴とする請求項
（４）の光記録媒体の記録読み取り方法は、請求項（１
）の光記録媒体の読み取りにあたり、表面プラズモン性
の金属超微細粒子の共鳴波長領域外の波長領域の読み取
り光を用いることを特徴とする 請求項（５）の光記録媒体の記録書き込み方法は、請求
項（２）の光記録媒体の書き込みにあたり、表面プラズ
モン性の金属超微細粒子及び／又は非線形光学物賞の共
鳴波長領域の書き込み光を用いることを特徴とする 請求項（６）の光記録媒体の記録読み取り方法は、請求
項（２）の光記録媒体の読み取りにあたり、表面プラズ
モン性の金属超微細粒子及び／又は非線形光学物置の共
鳴波長領域外の波長領域の読み取り光を用いることを特
徴とする。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る光記録媒体の模式的な
断面図、′ｉ４２図及び１Ｊ３図は第１図に示す記録層
中の表面プラズモン性の金属超微細粒子（以下「表面プ
ラズモン性微粒子」と称する場合がある。）と記録物質
との複合粒子の例を示す拡大断面図である。第４図は本
発明の光記録媒体の他の実施例を示す模式的な断面図で
ある。

第１図に示す光記録媒体１は、透明基板２、記録反射層
３及び保護層４が順次積層された構造であって、記録反
射層３は透明ポリマー５をバインダーとして、表面プラ
ズモン性微粒子と記録物質との複合粒子６が均一分散状
態で含有されているものである。

この複合粒子６の形態には特に制限はなく、第２図に示
す如く、表面プラズモン性微粒子７を核として、その表
面を記録物質８の層で被覆したものであっても、第３図
に示す如く、記録物質８の粒子を核として、これを表面
プラズモン性徴粒子フで被覆したものであっても良い、
なお、第２図に示す如く複合粒子は、例えば金属微粒子
を核として記録物質や非線形光学物質を析出させること
によって、また、第３図に示す複合粒子は、例えば、記
録物質粒子に金属微粒子を静電吸着させることによって
製造される。

第４図に示す光記録媒体ＩＡは、透明基板２に表面プラ
ズモン性微粒子７と記録物質８の微粒子との共蒸着等の
微細構造薄膜層よりなる記録反射層３Ａが形成され、そ
の表面が保護層４で被覆されているものである。

なお、第１図〜第４図に示す光記録媒体は、本発明の光
記録媒体の一実施例であって、本発明の光記録媒体の構
成は何ら図示のものに限定されるものではない。

本発明において、表面プラズモン性微粒子としては、高
い導電性を有し、電子プラズマ共鳴点近傍の波長をもつ
光により、表面プラズマが増強されるものであって、具
体的には、金、銀、アルミニウム、銅などの金属の微粒
子が挙げられる。これらの金属は高い反射率を有するこ
とが知られているが、共鳴点近傍の波長のレーザ光に対
しては反射率が大きく低下し、吸光性が増大する。

なお、表面プラズモン性微粒子は、極超微細粒子である
ほど、系内の表面プラズマ効果が増大し、また、記録物
質と表面プラズマとの相互作用が増大し、吸収されたレ
ーザエネルギーを有効に記録物質の変成又は融解に利用
することが可能とされる。従って、表面プラズモン性微
粒子は好＊Ｌ、＜ｉｆ粒径３０００Ａ以下、より好まし
くは１ｏｏｏＡ以下の極超微細粒子であることが望まし
い。このような超微細粒子は、例えば、レーザアブレー
ション、金属蒸気を含むガスの断熱膨張、金属とマトリ
ックス物置のコスバッタや共蒸着などの方法により製造
することができる。

一方、本発明において、記録物質としては、レーザ加熱
により変成又は融解する有機色素、ポリマー等が挙げら
れる。具体的には、キノシアニン色素、メロシアニン色
素、フタロシアニン色素やナフタロシアニン色素とその
金属錯体、スクアリリウム色素、ジチオール、ジアゾー
ル、メルカプトナフトールなどの金属錯体、縮合芳香族
キノン色素、トリフェニルメタン系色素、アミニウム、
ジインモニウム系色素、アゾ分散染料、インドアニリン
系金属錯体色素や顔料等を用いることができる。

本発明の光記録媒体においては、更に記録層中に、表面
プラズモン性微粒子の表面プラズモンを増強させる非線
形光学物質を共存させることにより、その吸収係数をよ
り一層増大させることができる。この場合、非線形光学
物質としては、ポリジアセチレン、ポリフェニレンビニ
レン、ポリチェニレンビニレンなどの共役系高分子及び
その誘導体、シアニン色素、ベンジリデンアニリン、ポ
ルフィリン、フタロシアニン、ナフタロシアニン、４−
ジエチルアミノ−４°−二トロスチルベン、ニトロアニ
リンなどの低分子非線系光学化合物又はその錯体、及び
これらの低分子非線形光学化合物誘導体をポリメタクリ
ル酸エステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸
エステルなどの側鎖に付加した非線形光学ポリマーなど
を使用することができる。これらのうち、特に、ポリジ
アセチレン、シアニン色素、アミノニトロスチルベン、
ニトロアニリン、これらの誘導体、これらを主鎖又は側
鎖に含むポリマーが好適である。

なお、本発明において、記録反射層内の記録物質と表面
プラズモン性微粒子との割合は、記録物質二表面プラズ
モン性微粒子＝ｔ：ｏ、ｉ〜１゜（重量比）とするのが
好ましい。即ち、表面プラズモン性微粒子が少な過ぎる
場合には本発明にょるレーザエネルギー効率の十分な改
善効果が得られず、多過ぎると信号強度、Ｓ／Ｎ比が低
下するので上記範囲に設定するのが好ましい。また、非
線形光学物質を共存させる場合、その使用割合は、記録
物１！ｔ：非線形光学物質＝１：０．０５〜２０（重量
比）とするのが好ましい。

ところで、前述の如く、表面プラズモン性微粒子は高い
反射率を有するが、共鳴点近傍の波長のレーザ光に対し
ては反射率が大きく低下し、吸光性が増大する。

従って、本発明において、記録物質及び表面プラズモン
性微粒子を含む記録反射層を有する光記録媒体では、表
面プラズモン性微粒子の共鳴波長領域のレーザ光で書き
込みを行ない、該共鳴波長領域外の、好ましくは該領域
から離れたレーザ光で読み取りを行なう。

また、記録物質、表面プラズモン性微粒子及び非線形光
学物質を含む記録反射層を有する光記録媒体では、表面
プラズモン性微粒子及び／又は非線形光学物質の共鳴波
長領域のレーザ光で書き込みを行ない、該共鳴波長領域
外の、好ましくは該領域から離れた波長領域のレーザ光
で読み取りを行なう。

このような書き込み、読み取り方法によれば、良好な記
録、再生が行なえる。

以下に本発明の光記録媒体を製造する方法について説明
する。

本発明の光記録媒体の記録反射層の作成方法としては、
次の■〜■等の方法を採用することができる。

■　記録物質、表面プラズモン性微粒子及び必要に応じ
て非線形光学物質をインク化し、ドープを基板に塗布硬
化させる（例えば、第１図の光記録媒体はこの方法で作
成される。）。

■　記録物質、表面プラズモン性微粒子及び必要に応じ
て非線形光学物質の微細構造薄膜を共蒸着又はコスバッ
タ等のＰＶＤ法で基板上に形成する（例えば、第４図の
光記録媒体はこの方法で作成される。）。

■　別途作成した記録物質、表面プラズモン性微粒子及
び必要に応じて非線形光学物質を含む記録反射フィルム
或いは基板とは別のベースフィルムに上記■又は■の方
法により形成した記録反射フィルムを、基板に張り合わ
せる。

なお、記録反射層の形成に際しては、予め、基板にガイ
ド用のグループやウォブルなどの位置決め信号を作成し
ておくことができる。また、ＲＯＭ信号や読出用の制御
信号、セクタ番号などを予め作成しておくこともできる
。

本発明の光記録媒体において、反射層を設ける記録反射
層の透明基板とは反対側に、必要に応じて反射層又は反
射防止層を形成しても良い０反射層を形成する場合には
、例えば、金、銀、銅、アルミニウム又はこれらの合金
などの、高反射率の金属を記録層背後に蒸着又はスパッ
タする。また、別途作成した反射層フィルムを張り合わ
せても良い。反射防止層を形成する場合には、カーボン
黒粒子を混入したポリマーシートなどを張り合わせても
良いし、また、反射防止塗料などを吹き付けても良い。

更に、レーザ光エネルギーの閉じ込め用反射層として記
録層より低い屈折率を有する物置の層を蒸着又はスパッ
タにより基板と記録層との間に作成することもできる。

このような本発明の光記録媒体は光ディスク、光カード
、光テープなど、任意の形態で使用することができる。

［作用］ 表面プラズモン性微粒子は、一般に照射されるレーザ光
の波長又はレーザ強度に対して、第５図及び！６図に示
す反射率を有する。

即ち、第５図の如く、共鳴波長領域Ａで反射率が低い、
即ち、吸収率が高く、その他の領域Ｂでは反射率が高い
、即ち、吸収率が低い。

共鳴波長は表面プラズモン性金属の種類、これと接する
物置の誘電率、寸法、非線形化合物の共存する場合には
その非線形定数などの組合せにより調節することができ
る。

従って、この共鳴波長領域Ａのレーザ光を用いて書き込
みを行なうことにより、後述の表面プラズモン性微粒子
の表面プラズマによるレーザ光吸収効率の良好な向上効
果が得られ、良好な記録を行なうことができる。一方、
この共鳴波長領域Ａの外の領域Ｂの波長のレーザ光を用
いて読み取りを行なうことにより、レーザ光は表面プラ
ズモン性微粒子により反射され記録物質に変化が生じる
ことはない、従って安定に再生を行なうことができる。

また、レーザ光強度に対しては、レーザ強度の小さい領
域Ｃで反射率が高く、レーザ強度の大きい領域りで反射
率が低い、従って、レーザ強度の高い書き込み光は有効
に吸収されて記録が行なわれるのに対し、レーザ強度の
低い読み取り光は有効に反射されて読み取り信号を与え
、再生時において記録物質に変化が生じることはない。

本発明における表面プラズモン性微粒子の作用効果につ
いて、第７図（ａ）、（ｂ）を参照して、表面プラズモ
ン性微粒子７を核として、これを記録物質８の層で被覆
した複合粒子６の場合を例示して説明する。

記録層に入射した書き込み用レーザ光１０Ａは層内で吸
収されて局部的な温度上昇をもたらすと共に、３４７図
（ａ）の如く、このレーザ光１０Ａの照射により、複合
粒子６の表面プラズモン性微粒子７の表面には、強い表
面電場（プラズモン）９が該表面に沿って形成される。

この表面プラズモン９は、レーザ光の強度が高い場合、
非線形的に増大する。特に、第５図に示すプラズマ電子
の共鳴波長領域Ａに書き込みレーザ光の波長を合わせる
ことにより、急激な吸収効率の増大があり、高い表面プ
ラズモン強度が得られる。

この表面プラズモンにより、表面プラズモン性徴粒子フ
の表面温度は上昇し、結果的にこれを被覆する記録物質
８の変成ないし融解を促進させる。特に、非線形光学物
質が共存す、る場合には、表面プラズモン性金属微粒子
と非線形光学物質の相互作用を最適線することによって
吸収エネルギーは急激に増大し、記録物質８の変成ない
し融解をより一層促進させる。

再生の場合には、第７図（ｂ）に示す如く、読み取り用
レーザ光１０Ｂの強度が、記録用レーザ光１０Ａの強度
に比べて通常約十分の−と小さ、表面プラズモン効果（
或いは、更に非線形光学物質による自己収束効果）は生
じないため、記録物質８は変化することなく安定に保存
される。更に、読み取りレーザ光の波長を共鳴領域から
離れた波長に設定することにより反射強度が増大し、し
きい値はより一層改善される。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する
。

実施例１ ポリカーボネートのプレグルーブ基板に、アルミニウム
とＮ、Ｎ−ジエチルニトロアニリン（２：１（重量比）
）を共蒸着して記録反射層を作成した。得られた光記録
媒体に、４ｍＷ出力の記録用レーザ光（７８００ｍ）を
用い、定線速度１．３ｍ／ｓ、５００ｋＨｚで信号を書
き込んだ。その後、０．５ｍＷの再生用レーザ光（７８
０ｎｍ）を用いて繰り返し再生を行なった結果、記録が
安定に保持されることが確認された。

実施例２ ２０％インジウム−２０％錫−銀合金の微粒子（平均粒
径１０１００ｎとジエチルアミノニトロスチルベン（２
：１（重量比））をポリウレタンのバインダに練り込ん
で作成したインクを、ポリカーボネート基板にブレード
コートして、記録反射層を形成し、実施例１と同様の条
件で記録、再生テストを行なった。その結果、記録は安
定に保持されていることが確認された。

実施例３ 銀の超微細粒子（平均粒径３０　ｎｍ）　、アルキル側
鎖を有するナフタロシアニンの珪素錯体、インドレニン
系シアニン色素（３：、１：１（重量比））をポリカー
ボネートと溶融混練し、押し出しによりシートを作成し
た。ポリカーボネートのプレグルーブ基板とこのシート
を張り合わせて光ディスクを作成した。この光ディスク
について、実施例１と同様にして、記録、再生テストを
行なったところ、記録は安定に保持されていることが確
認された。

実施例４ 側鎖としてパラニトロビフェニルアニリノ−Ｎ−アルキ
ルエーテルをつけたポリビニルアルコールに金微粒子（
平均粒径１０ｎｍ）とシアニン色素を分散しく３：１：
１（重量比））、シートにしたものをポリカーボネート
のプレグルーブ基板に張り合わせて光ディスクを作成し
た。この光ディスクについて、定線速度５．５ｍ／ｓ。

６．３ＭＨｚとしたこと以外は実施例１と同様にして、
記録、再生テストを行なった。その結果、記録は安定に
保持されていることが確認された。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、請求項（１）によれば、高感度で、
記録、再生の安定性、信頼性の高い光記録媒体が提供さ
れる。

また、請求項（３）、（４）によれば、このような光記
録媒体の記録、再生を極めて安定かつ効果的に実施する
ことが可能とされる。

請求項（２）、（５）及び（６）によれば、より一層優
れた効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

′ｔ％１図は本発明の一実施例に係る光記録媒体の模式
的な断面図、′ｓ２図及び′！Ｊ３図は第１図に示す光
記録媒体の記録層中の表面プラズモン性の金属超微細粒
子と記録物質との複合粒子の例を示す拡大断面図である
。第４図は本発明の光記録媒体の他の実施例を示す模式
的な断面図である。第５図はレーザ光波長と表面プラズ
モン性微粒子の反射率との関係を示すグラフ、第６図は
レーザ光強度と表面プラズモン性微粒子の反射率との関
係を示すグラフである。第７図は表面プラズモン性微粒
子による作用効果を説明する模式図である。 １、ＩＡ・・・光記録媒体、 ２・・・透明基板、　　　３．３Ａ−・・記録反射層、
４・・・保護層、　　　　５・・・透明ポリマー６・・
・複合粒子、 ７・・・表面プラズモン性微粒子、 ８・・・記録物質。 第１図 特許出願人　　宇部興産株式会社 代理人　弁理士　　重　野　　剛 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 波 長（ｎｍ） レープ’ｉ！ＬＩＩ 第７図 （ｂ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面プラズモン性の金属超微細粒子及び記録物質
   を含む記録反射層を備えることを特徴とする光記録媒体
   。
2. （２）表面プラズモン性の金属超微細粒子、該金属超微
   細粒子の表面プラズモンを増強させる非線形光学物質及
   び記録物質を含む記録反射層を備えることを特徴とする
   光記録媒体。
3. （３）表面プラズモン性の金属超微細粒子の共鳴波長領
   域の書き込み光を用いることを特徴とする請求項（１）
   の光記録媒体の記録書き込み方法。
4. （４）表面プラズモン性の金属超微細粒子の共鳴波長領
   域外の波長領域の読み取り光を用いることを特徴とする
   請求項（１）の光記録媒体の記録読み取り方法。
5. （５）表面プラズモン性の金属超微細粒子及び／又は非
   線形光学物質の共鳴波長領域の書き込み光を用いること
   を特徴とする請求項（２）の光記録媒体の記録書き込み
   方法。
6. （６）表面プラズモン性の金属超微細粒子及び／又は非
   線形光学物質の共鳴波長領域外の波長領域の読み取り光
   を用いることを特徴とする請求項（２）の光記録媒体の
   記録読み取り方法。