JPH06187662A

JPH06187662A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH06187662A
Application number: JP4338321A
Authority: JP
Inventors: Shinkichi Horigome; 信吉堀籠; Motoyasu Terao; 元康寺尾; Yoshinori Miyamura; 芳徳宮村; Tetsuya Nishida; 哲也西田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【構成】透明な基板１の上にカルコゲナイド系材料など
からなる記録層を二層以上積層し、各々の記録層に対応
した波長の異なる二種以上の光ビームで記録再生を行う
光記録媒体。【効果】記録層の積層数に相当する枚数のディスクを、
一枚のディスクに納めたことになり、従来のディスクに
比べて記録密度を数倍に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度，高速記録が可
能な光記録媒体に係り、特に、追記型、および書換え可
能型光ディスクの記録密度向上に優れた記録層構造を有
する光記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには、読み出し専用型と書き
込み可能型とがある。前者にはレーザディスク（Ｌ
Ｄ），コンパクトディスク（ＣＤ）などがある。後者に
は、一度記録して読み出すことは出来るが、これを消し
て書き替えることの出来ない追記型光ディスクと、何回
でも記録消去が可能な書換え型光ディスクとがある。追
記型も書換え型も文書・画像ファイルやコードデータ用
の大容量メモリとして既に広く使用されている。しか
し、これからの情報化社会に対応するには、現状の記録
容量はまだまだ不充分であり、さらに大容量の光ディス
クが強く望まれている。つまり、記録密度の向上が必要
となっている。

【０００３】記録密度を向上させるには、使用するレー
ザ光の波長を短くし、光スポット寸法をより小さくする
という手段がある。現在、光ディスクに使用されている
半導体レーザの波長は８３０ｎｍ、あるいは７８０ｎｍ
である。これらの波長での光スポット径は、各々１.６
μｍ，１.４μｍ程度であり、５インチディスクでの両
面タイプでの容量は約６００Ｍバイトから２Ｇバイトと
なっている。さらに容量を増加させるために、半導体レ
ーザの短波長化の開発が現在活発に進められており、６
００ｎｍ台のレーザも実用化されつつある。また、II−
VI族化合物を用いた半導体レーザの開発も進められてお
り、将来的には４００ｎｍ台のレーザも実用化されるも
のと期待されている。また、レーザ光の波長を半分にす
る第二高調波技術（ＳＨＧ：Second Harmonic Generati
on）による５３２ｎｍなどの光ヘッドの開発も盛んであ
る。もし５３２ｎｍの光ヘッドが使用できるとすると、
光スポット径は約０.９μｍとなり、記録密度は約２倍
程度高くなる。しかし、この程度でもまだ不十分であ
り、さらに数倍の記録密度が要求されている。このよう
な高記録密度が達成されれば、光ディスクおよび装置の
なお一層の小型化が可能となるし、また一枚のディスク
に書き込める情報量は極めて大きいものとなり、使い勝
手の良い光ディスクとなり得る。

【０００４】従来の追記型光ディスクの記録膜は、レー
ザビームを照射して微小な穴を形成するタイプのＴｅ系
膜、および色素膜がある。このほかに、結晶と非晶質と
の相変化を利用するＳ，Ｓｅ，Ｔｅのうちの少なくとも
一者を主成分とするカルコゲナイド系膜、さらには色素
膜と光反射膜からなる二層膜の熱変形を利用したものも
実用化されている。一方、書換え型光ディスクの記録層
は、磁化の向きによる光の偏向面の回転を利用するＴｂ
ＣｏＦｅ系光磁気膜、および結晶と非晶質との間を繰返
し転移させるカルコゲナイド系膜が実用化されている。
これらはいずれの場合も記録層は単層となっており、光
が短波長化されたとしても、スポット径が小さくなった
分だけしか記録密度向上には貢献しないことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前述の
ような従来技術の欠点を解決し、記録密度の高い追記
型、および書換え型光ディスクを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、記録層
が二層以上からなる追記型、および書換え型光ディスク
を、各々の記録層に対応した波長の異なる二種以上のレ
ーザビームで書き込み，読み出しすることにより、記録
密度を向上させることにある。

【０００７】本発明の構成を図面によりさらに詳しく説
明する。図１に示すように、射出成形で作製されたポリ
カーボネート基板，紫外線硬化樹脂を用いて作製（２Ｐ
法）された透明プラスチック基板、あるいはガラス基板
などを透明基板１として用いる。レーザビーム８，９，
１０は基板１側から入射する。これらの基板１の表面に
は、トラッキング用の溝や番地信号用ピットが転写され
ている（図１には示されていない）。この上に第一番目
の記録層２を蒸発法、あるいはスパッタリング法などに
より形成する。この記録層は、図２に示すように保護膜
／記録膜／保護膜からなっている。記録層２の上に分離
膜３を設けた後、第二番目の記録層４を形成する。分離
膜には、記録層２と４に対応する波長λ₂とλ₄の光ビー
ムが各々の記録膜面に焦点が合うことを確実にする役割
がある。また、記録再生時に発生する熱によっても、お
互いに影響を及ぼさないようにする働きもある。つぎ
に、分離膜５を設けた後、第三番目の記録層６を形成す
る。この場合は、一枚のディスクに従来ディスク三枚分
を納めたことになる。図１には、記録層が三層の場合だ
けを示しているが、三層に限る必要は無く、これより多
くの記録層があっても良いことは当然である。記録層の
数が多いほど記録密度が向上することになる。この場合
の最後の記録層６の上には、接着用保護フィルム７を設
けて単板型ディスクとするか、または、接着用保護フィ
ルム７を設けた２枚の単板を接着剤で貼り合わせて両面
型ディスクとして使用することができる。

【０００８】このような層構成の記録媒体では、記録層
の間に以下のような条件が必要となる。図１に示すよう
な三層の記録層の場合について説明する。光入射側から
配列された記録層２，４，６の各々に対応する波長
λ₂，λ₄，λ₆のレーザビームを使用し記録・再生を行
う。この場合、記録層２はλ₄とλ₆の光を透過させる必
要がある。１００％透過させることが理想的であるが、
５０％程度でも動作可能である。つぎに、記録層４はλ
₆の光を透過させる必要があるが、λ₂の光は透過して
も、しなくてもよい。最後の記録層６はλ₆のレーザビ
ームで記録・再生が出来れば良く、λ₂，λ₄の光に対し
ては吸収があっても、無くともよい。

【０００９】以上のような条件を満たす記録膜として
は、カルコゲナイド膜、および色素膜がある。しかし、
ＴｂＦｅＣｏ系の光磁気膜では、半導体レーザで実現可
能な波長範囲４００〜８５０ｎｍの光に対して、上述の
ような透過率の条件を満たすことは困難である。また、
追記型記録膜のうち、穴あけ型のカルコゲナイド膜、お
よび色素膜では記録膜の上に空間を必要とし、他の膜が
直接接触している場合にはきれいな穴があかない。した
がって、多数の記録層を積層する本発明の記録媒体に
は、穴あけ型の記録膜を用いることは困難である。これ
に対して、相変化を利用する追記型用および書き換え型
用のカルコゲナイド膜では、このような空間を必要とし
ないので本発明に適している。また、色素膜でもレーザ
ビームにより熱変形させて記録するタイプ、あるいは結
晶と非晶質などの相変化で記録するタイプであれば、利
用することができる。

【００１０】つぎに、記録膜について具体的に説明す
る。現在使用されている半導体レーザの波長は７８０〜
８３０ｎｍであり、また、６００ｎｍ台のレーザも実用
化されつつある。さらには、４００ｎｍ台から５００ｎ
ｍ台のものも前述のように開発が進められている。カル
コゲナイド材料のなかで、４００ｎｍから５００ｎｍ台
の光で記録再生できる材料としては、Ｓｂ₂Ｓ₃を代表と
するＳｂ−Ｓ系，Ａｓ−Ｓ系等がある。これらの膜に
は、結晶，非晶質状態にかかわらず、６００ｎｍ台以上
の光に対する吸収率が低いものが多い。これらは図１に
おける記録層２に相当する。将来、さらに短波長の半導
体レーザが実用化される場合には、それに対応した記録
膜材料を選択することは可能である。以上のようなカル
コゲナイド材料を書換え型光ディスクとする場合には、
図２に示すような層構造とする必要がある。基板の上に
透明な保護膜１１を設け、その上にカルコゲナイド記録
膜１２を形成し、さらにこの上に透明な保護膜１３を設
ける。保護膜１１は、反射防止膜として再生信号出力を
大きくしたり、また書換え回数を増加させる役割を担っ
ている。しかし、追記型用記録層の場合には書換え回数
は要求されないので、保護膜を設けず記録膜の単層でも
充分である。分離膜３が、保護膜としての働きがある場
合は、この分離膜の前後に形成されるはずの保護膜を省
略しても良い。分離膜として無機系誘電体、または耐熱
性の高い有機系誘電体を用いた場合には、特に必要とし
ない。

【００１１】つぎに、６００ｎｍ台の光で記録再生可能
なカルコゲナイド材料としては、Ｓｅを多く含むＩｎ−
Ｓｅ，Ｓｂ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｅ，Ａｓ−Ｓｅ系などがあ
る。しかも、これらの膜は結晶状態でも非晶質状態で
も、波長が７８０ｎｍ以上の光を吸収する程度は低い。
これらは図１における記録層４に相当している。また、
７８０ｎｍから８３０ｎｍの光で記録再生可能な材料に
は、Ｔｅを含むカルコゲナイドがある。代表的なものに
Ｇｅ−Ｔｅ，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｔ
ｅ−Ｓｅ，Ｓｂ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｔｅ系などがある。Ｔｅ
がこの波長域の光を吸収する役割を担っており、Ｔｅの
量が多いほど光の吸収が大となり、記録再生に都合が良
い。これらは図１における記録層６に相当している。

【００１２】保護膜１１，１３の材料は、透明な無機系
誘電体であるＳｉＯ₂，ＳｉＮ，ＺｎＳ，ＺｎＳ−Ｓｉ
Ｏ₂などがある。一方、分離膜３，５としては、上述し
た保護膜と同じ材料のほかに、有機系の高分子材料を使
用することが出来る。分離膜の厚みは、０.２μｍから
数十μｍである。無機系材料では、スパッタリング法，
蒸着法により形成できる。高分子材料の場合には、回転
塗布法によっても形成可能である。この分離膜が厚くな
ると、トラッキング用の溝や番地用信号用のピットが埋
もれてしまい、正常動作が困難となる場合がある。この
際には、ある記録層の上に紫外線硬化樹脂を用いて（２
Ｐ法）、スタンパから再度溝やピットのパターンを転写
させてやれば、その上に次の記録層を形成することがで
きる。この場合のスタンパ材料には、紫外線を透過させ
る石英、あるいはガラスが適当である。なぜならば、記
録層が形成されると、紫外線が透過しなくなる可能性が
高いので、従来のニッケルスタンパでは紫外線での樹脂
硬化が不可能となってしまうからである。石英，ガラス
製スタンパは、従来のマスタリングプロセスのあと、反
応性イオンエッチングによって直接石英、あるいはガラ
スの表面に溝，ピットを形成することにより作製するこ
とが出来る。

【００１３】最後の記録層６を形成したあと、接着用保
護フィルム７を設ける。有機溶剤に溶かした高分子材料
溶液を回転塗布することにより、あるいは紫外線硬化樹
脂の回転塗布と光硬化とにより、この保護フィルムを形
成することが出来る。これで片面タイプのディスクが完
成する。片面タイプのディスク２枚を、ホットメルト接
着剤、あるいは室温硬化型接着剤などで貼り合わせるこ
とにより、両面タイプのディスクが出来上がる。

【００１４】

【作用】追記型、および書換え可能型光ディスクにおい
て、記録層を複数層設け、これを異なる波長の複数のレ
ーザビームで記録・再生することにより記録密度を大幅
に高めることができる。

【００１５】

【実施例】ここでは、記録層として２層有する光ディス
クを作製した。まず、射出成形法で作製された直径９cm
のポリカーボネート基板１を準備した。これの片方の表
面には、ニッケルスタンパから転写されたトラッキング
用溝などの微細パターンが形成されている。この上にま
ず記録層２を形成した。つまり、保護膜として厚さ１２
５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜、記録膜として厚さ８０ｎ
ｍのＩｎ₅₂Ｓe₄₅Ｔl₃膜、さらにこの上に分離膜３とし
て厚さ０.５μｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜を、順次、スパッ
タリング法により形成した。ここでのＺｎＳ−ＳｉＯ₂
分離膜は、保護膜としての役割も兼ねることができるの
で、この分離膜前後の保護膜を省いた。また、この程度
の厚さの膜が形成されても、溝やピットの形は乱れてお
らず、つぎの記録層に対しても充分使用出来る形状であ
った。この分離膜３上に２番目の記録層４を積層した。
記録膜としては厚さ８０ｎｍのＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ膜を形
成した。組成比は原子％でＧｅ１５％，Ｓｂ３０％，Ｔ
ｅ５５％である。その上に保護膜として厚さ０.１μｍ
のＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜を設けた。最後に、この上に保護
フィルムとしてアクリル系紫外線硬化樹脂を塗布し、光
硬化させて片面タイプの光ディスクを作製した。

【００１６】光ディスクの評価装置には、波長が７８０
ｎｍと５３２ｎｍの２種類の光ヘッドを備えた。後者の
波長のヘッドはＳＨＧ素子を用いて作製した。円板を毎
分２,４００回で回転させて、まず５３２ｎｍの光ヘッ
ドでＩｎ−Ｓｅ−Ｔｌ膜における記録再生を行った。記
録パワーは約十ｍＷ、パルス幅は１００ｎｓであり、再
生には約１ｍＷの連続光を用いた。その結果、Ｃ／Ｎ比
は５０ｄＢであった。このときの記録点の直径は約０.
７μｍである。つぎに、記録点消去のために、パワー
約６ｍＷの連続光を照射したところ、その消去比は約３
０ｄＢと良好であった。記録−消去の繰返し回数も１０
⁶であり、実用上問題はない。

【００１７】つぎに、７８０ｎｍの光ヘッドでＧｅ−Ｓ
ｂ−Ｔｅ膜における記録・再生・消去特性を評価した。
記録パワーや消去パワーなどは、５３２ｎｍの光ヘッド
でのＩｎ−Ｓｅ−Ｔｌ膜における場合とほぼ近い値であ
った。Ｃ／Ｎ比は約５０ｄＢ、消去比は約３０ｄＢと良
好であった。繰返し回数の点でも問題はなかった。さら
に、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ膜にどのような信号が記録されて
いても、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ膜におけるＣ／Ｎ比は、僅か
しか変化しなかった。

【００１８】Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ膜から情報を読み出す
時、光入射側のＳｅ系材料膜に情報が書かれていること
による消衰係数の変動は、７８０ｎｍではほとんど無く
影響しないが、屈折率変化は影響する。Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔ
ｌ膜は屈折率変化が小さいので影響は小さいが、他の膜
を使用する場合は、分離膜３を厚くして、Ｇｅ−Ｓｂ−
Ｔｅ膜からの読出し時にＳｅ系材料膜上では光がデフォ
ーカスされるようにして、かつ、少なくともＳｅ系材料
膜上の光スポット内で記録点の占める面積が常に一定と
なるような符号化方式で記録するのが好ましい。

【００１９】上の実施例と同じように、ポリカーボネー
ト基板１に保護膜１１としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂、記録膜
１２としてＩｎ−Ｓｅ−Ｔｌ膜を設けた。ただし、ポリ
カーボネート基板はサンプルサーボ方式のものとした。
つぎに、分離膜３としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を厚さ約１μ
ｍ形成した。この場合には、ピットの形状がかなり崩れ
ており、このままでは、つぎの記録層のトラッキングが
不安定となった。そこで、分離膜を設けた段階で、この
上にアクリル系紫外線硬化樹脂をのせ、これに上の方か
らガラススタンパを押しつけて、樹脂を外周部まで拡げ
たあと、紫外線をスタンパ側から照射し樹脂を硬化させ
た。つぎに、スタンパと樹脂との界面で剥離させて、分
離膜の上に新たにピットのパターンを形成した。紫外線
硬化樹脂層の厚さは２０μｍであった。この紫外線硬化
樹脂層も分離膜とみなすことができる。この樹脂層の上
に保護膜として厚さ１２５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜、
記録膜として厚さ９０ｎｍのＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ膜、保護
膜として厚さ１００ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜を、順
次、形成した。最後に、この保護膜の上にアクリル系の
紫外線硬化樹脂を塗布し、光硬化させて片面タイプの光
ディスクとした。

【００２０】この円板を波長５３２ｎｍと７８０ｎｍの
光ヘッドを用いて記録再生特性を測定した。その結果、
実施例１の円板で得られた各特性値とほとんど同じよう
な測定値が得られ、良好な光ディスクであることが分か
った。この結果は、記録層を多数積層したことで溝やピ
ットの形状が崩れてきた場合でも、本実施例のように途
中でスタンパからパターンを転写させれば、さらに多数
の記録層を積層できることを示している。本実施例で
は、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ記録膜に記録する情報の変調方式
をＤＣフリー性、すなわち、ある範囲の平均記録点密度
が一定となる性質を持った８−１０変調方式として層間
のクロストークを小さくした。

【００２１】Ｓｂ−Ｓ系などの硫化物はさらに光吸収端
が短波長側に有るので、硫化物記録層を最も光入射側に
もう一層設けて、さらに記録容量を増加させることもで
きる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、複数の記録層を設け、
各々の記録層に対して波長の異なる複数の光ビームで記
録再生することにより、追記型、および書換え可能型光
ディスクの記録容量を大幅に増やすことが可能となる。
これによって、小型でありながら、大容量のディスクも
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の多数の記録層を有する光記録
媒体の断面図。

【図２】各記録層の断面図。

【符号の説明】

１…基板、２，４，６…記録層、３，５…分離層、７…
接着用保護フィルム、８，９，１０…光ビーム、１１，
１３…保護膜、１２…記録膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田哲也東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板の上に記録層が二層以上形成さ
れ、前記各記録層に対応する波長の異なる二種以上の光
ビームを用いて記録再生することを特徴とする光記録媒
体。
【請求項２】請求項１において、前記記録層は、前記光
ビームの入射側から見て、その後方にある記録層に対応
する波長の光を透過させる光記録媒体。
【請求項３】請求項１において、前記各記録層は記録膜
の単層膜から、あるいは前記記録膜の少なくとも片側に
保護膜を有する多層膜からなり、これらの前記記録層は
分離膜を介して積層される光記録媒体。
【請求項４】請求項３において、前記記録膜がカルコゲ
ナイド系材料からなる光記録媒体。
【請求項５】請求項３において、前記保護膜は無機系誘
電体材料からなり、前記分離膜は無機系誘電体材料、あ
るいは紫外線硬化樹脂などの高分子材料からなる光記録
媒体。