JP2741101B2 - 光情報記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光情報記録媒体にかかわるもので、とくにプ
リグルーブの深さおよび幅の値を所定値に設定すること
により、ジッターおよびブロックエラーレート等の信号
特性を改善した光情報記録媒体に関するものである。

［従来の技術］ この種の光情報記録媒体としては、スパイラル状に案
内溝としてプリグルーブを形成した透光性の基板と、こ
の基板上に設けるとともに有機色素を含む光吸収層と、
この光吸収層の上に設けた光反射層と、さらにこの光反
射層の上に設けた保護層とを有し、情報を光学的に書き
込みおよび読み出し可能なものである。そして再生信号
がCD規格を満足する光情報記録媒体が公知である。

こうした従来公知の光情報記録媒体のプリグルーブの
形状としては、トラックピッチが1.5〜1.7μｍ、幅が0.
5〜0.7μｍ、深さが60〜90nmである。この光情報記録媒
体に記録パワー約7.6mWのレーザ光を照射して基板を約3
0〜40nmだけ変形させることにより上記プリグルーブ部
分にピットを形成し、光情報の記録を行っていた。

しかしながら、CD規格におけるジッター（ディジタル
信号の時間軸方向の揺れないしゆらぎ）およびブロック
エラーレートが悪いという問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上のような問題にかんがみてなされたもの
で、有機色素からなる光吸収層を用い、記録光により基
板を変形させることによって光情報記録をおこなう光情
報記録媒体において、記録信号を明確に得ることができ
る光情報記録媒体を提供することを課題とする。

さらには、CD規格を満足可能な光情報記録媒体におい
て、ジッターを40ns以下、かつブロックエラーレートを
３×10^-2以下にすることができる光情報記録媒体を提供
することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、一方の主面にプリグルーブを形成
した透光性を有する基板と、この基板上に設けるととも
に、記録光を吸収する光吸収物質を含む光吸収層とを有
し、該記録光を上記基板を透過して光吸収層に照射する
ことにより情報を記録する光情報記録媒体であって、上
記プリグルーブの左右に位置するランドの部分における
上記光吸収層と上記基板との層界から、上記プリグルー
ブの部分におけるこの層界の最底部までの深さをd sub
とし、上記プリグルーブの幅をw subとしたときに、d s
ub≧150nmおよびw sub≦0.6μｍとするとともに、上記
光吸収層が上記記録光を吸収することにより、上記プリ
グルーブ部分の上記基板の主面が変形することを特徴と
する光情報記録媒体である。

なお、上記ランドの部分における上記光吸収層の表面
から上記プリグルーブの部分における該表面の最底部の
深さをd absとしたときに、d abs≦0.8×d subとするこ
とができる。

また、上記光吸収層の上に、前記記録光を反射する光
反射層を形成することができる。

さらに、上記光吸収層の複素屈折率の虚部をk absと
するとともに、その実数部をn absとし、上記光吸収層
の膜厚をd avとし、再生光の波長をλとし、さらにρ＝
n abs・d av/λとしたときに、0.05≦ρ≦1.6、およびk
abs≦0.3とすることができる。

なお、本発明における上記プリグルーブの深さd sub
とは、換言すれば基板の水平面を基準としたときのプリ
グルーブの最深部と最頂部との差をいい、プリグルーブ
の幅w subとはこの深さd subに対する半値幅（深さd su
bの1/2の深さにおける幅の値）というもので、従来のプ
リグルーブに比較してその深さをより深くし、その幅を
より狭くすることによって、光吸収層による記録光の吸
収効果を高め、基板の変形つまりピットの形成をより明
確にしようとするものである。

つぎに、第１図ないし第５図にもとづき本発明をより
具体的に説明する。

第１図は、本発明による光情報記録媒体１の一部切り
欠き斜視図、第２図は同光情報記録媒体１の記録前の要
部縦断面図、第３図は同光情報記録媒体１の記録後の要
部縦断面図である。

この光情報記録媒体１は透光性の基板２と、この基板
２上に形成した光吸収層３と、この光吸収層３の上に形
成した光反射層４と、この光反射層４の上に形成した保
護層５とを有する。なお、必要に応じて基板２と光吸収
層３との間、および光吸収層３と光反射層４との間には
中間層（図示せず）を設けることもある。

上記基板２には案内溝としてスパイラル状にプリグル
ーブ６を形成してある。このプリグルーブ６の左右に
は、このプリグルーブ６以外の部分すなわちランド７が
位置している。

なお、基板２と光吸収層３とは第一の層界８により互
いに接している。光吸収層３と光反射層４とは第二の層
界９により接している。光反射層４と保護層５とは第三
の層界10により接している。

第３図に示すように、光情報記録媒体１に記録光（記
録用レーザー光）L1を照射したときに、光吸収層３がこ
のレーザー光L1のエネルギーを吸収することにより発熱
し、基板２側に熱変形が生じてピット11を形成してい
る。あるときには、光吸収層３に光学的変化が生ずる場
合もある。

とくに第２図に示すように、プリグルーブ６の左右に
位置するランド７の部分における上記第一の層界８か
ら、プリグルーブ６の部分における第一の層界８の最底
部までの深さをd subとする。

上記ランド７の部分における上記第二の層界９から、
プリグルーブ６の部分における第二の層界９の最底部の
深さ（ランド７の部分における光吸収層３の表面から、
プリグルーブ６の部分における該表面の最底部の深さ）
をd absとする。

光吸収層３の複素屈折率の虚部をk absとするととも
に、その実数部をn absとする。

光吸収層３の平均膜厚をd avとする。なお、ここで平
均膜厚d avとは、（光吸収層３の体積）／（光吸収層３
が形成された領域の面積）により表される。

光吸収層３のプリグルーブ６の部分における膜厚をd
grとする。

光吸収層３のランド７の部分における膜厚をd lnとす
る。

また、再生光（再生用レーザー光）L2の波長をλとす
る。

つぎに、ρ＝n abs・d av/λにより定義される光学的
パラメーターについて説明する。

本発明者らによる実験およびシュミレーションの結果
から、光吸収層３の膜厚に関するこのρ＝n abs・d av/
λが非常に重要なパラメーターであることに着目した。

すなわち、基板２上に光吸収層３および光反射層４を
設けた構成を有する光情報記録媒体１において、CD規格
に規定している反射率が70％以上、かつ再生信号におけ
る変調振幅の変調度として示されるI11/Itopが0.6以上
（ただし、「Itop」は、CDの再生信号における最大反射
光量であり、「I11」は、記録された最長ピットにより
回折されて対物レンズに返ってくる反射光量と、非ピッ
ト部により反射されて対物レンズに返ってくる反射光量
との差に対応する光学的変調成分である）、および変調
度I3/Itopが0.3〜0.7という出力信号（ただし「I3」
は、記録された最短ピットにより回折されて対物レンズ
に返ってくる反射光量と、非ピット部により反射されて
対物レンズに返ってくる反射光量との差に対応する光学
的変調成分である）を得るためには、光吸収層３の複素
屈折率の実数部n absと、プリグルーブ６部分の膜厚d g
rとランド７部分の膜厚d lnとの平均の膜厚ないしはそ
の平均膜厚d avと、再生光の波長λとで与えられるρ＝
n abs・d av/λを0.05≦ρ≦1.6の範囲内に設定するこ
とにより、容易に反射率をCD規格に適合する反射率70％
以上とすることができることがわかっている。

上記ρが0.05よりも小さい場合には、光吸収層３の膜
厚d avを0.05μｍ以下と、相当薄くしなければならない
ため、製造上実用的ではない。

したがって、0.05≦ρ≦0.6の範囲においては、0.30
≦ρ≦0.6の範囲が実用的であり、十分な変調度を取る
ためには、0.1以上の範囲が望ましく、変調度の大きい
安定した記録特性を得るためには0.45±0.1の範囲が最
も望ましい範囲であるということができる。

さらに、第４図に示すようにρが0.6以上の範囲であ
っても、グラフ上でのピーク点であれば、反射率が70％
を越えることが可能である。

0.6＜ρ＜1.6の範囲においては、ピーク点は２点あ
り、常に0.6＜ρ＜1.10の範囲と、1.10＜ρ＜1.6の範囲
とにあり、それらのピーク点において高い反射率を得る
ことができることがわかっている。

ρ＞1.6の時には膜厚が厚くなるため、膜厚の制御が
困難になり、製造上実用的ではない。

このρと反射率との関係を示すグラフは、指数関数と
周期関数との組み合わされた関数として表され、ρが大
きくなるにしたがって周期関数の振幅が大きくなる。

こうした周期関数の振幅は、光情報記録媒体１を構成
する層の複素屈折率、膜厚、それらの均質性等をパラメ
ーターとして変化する。たとえば、光吸収層３から光が
入射する側にある層の屈折率が小さいと、反射率はグラ
フ全体として反射率が高くなる方向にシフトする等であ
る。

また、このグラフは光吸収層３の複素屈折率の虚部k
abs、およびd avをパラメーターとする指数関数で表さ
れ、第５図に示すようにk absが大きくなるほどグラフ
全体の反射率の減衰が大きくなるということもわかって
いる。

光吸収層３が均質であり、その複素屈折率の実部n ab
s、膜厚d avに不均一な分布がない限り、上記グラフの
ピークを示す点の周期には変化がないことが本発明者ら
のシミュレーションによりわかっている。

なお、条件により、第４図におけるグラフのボトム点
の反射率についても、上記パラメーター条件を制御する
ことによりこれを高くすることが可能であるが、ρをボ
トム点付近に設定した場合には、変調度を大きく取るこ
とが困難であり、ある場合には、記録前よりも反射率が
上昇してしまう場合も生じる。したがって、ρはピーク
点付近に設定することが望ましい。

上記k absについても言及する。

高い反射率を得るためにはこのk absが0.3以下である
ことが必要である。

なお本発明者らは、k absの数値設定が重要なパラメ
ーターであることを見い出している。すなわちこのk ab
sが0.3以下であれば、０に近くなるほど反射率は向上す
る。したがって、この範囲が最も望ましい。しかし０に
近づくほど記録感度が悪くなるため、０より大きいこと
が必要である。具体的には、0.01以上の範囲が望まし
く、実際には0.05前後が望ましい。

上記ρが0.05〜0.6の範囲においては同層の複素屈折
率の虚部k absは0.3以下であることが望ましい。またρ
が0.6〜1.6の範囲においては、k absは0.2以下であるこ
とが望ましい。

つぎに、各層の材質ないし物性等について説明する。

まず、透光性の基板２は、レーザー光に対する屈折率
が1.4〜1.6の範囲内の透明度の高い材料で、耐衝撃性に
優れた主として樹脂により形成したもの、たとえばガラ
ス板、アクリル板、エポキシ板等を用いる。なお、ポリ
カーボネート等の樹脂を射出成形により成形することが
望ましい。また基板２上に他の層、たとえばSiO2等の耐
溶剤層やエンハンス層をコーティングしておいてもよ
い。

これらの材料を射出成型法等の手段により成型する。
基板２の厚さは、CD規格に準拠するように、1.1mm〜1.5
mmが望ましい。

こうした基板２の光吸収層３側の表面に形成するトラ
ッキングガイド手段としては、スパイラル状に形成した
前記プリグルーブ６（第２図、第３図）が望ましい。プ
リグルーブ６は、データ信号を記録するときのトラッキ
ングをガイドするために用いられる。こうしたプリグル
ーブ６はスパイラル状に限らず、蛇行していてもよい。

このプリグルーブ６部分の深さ、つまり前記d sub
は、150nm以上、好ましくは160nm以上が望ましい。

またプリグルーブ６の幅w subは、0.6μｍ以下、好ま
しくは0.5μｍ以下が望ましい。

光吸収層３部分の深さの比d abs/d subは、0.8以下、
好ましくは0.6以下が望ましい。

記録光のパワーが約7.5〜7.9mWの範囲において変形す
る基板２の部分の高さ、つまりピット11の高さは、プリ
グルーブ６部分の深さd subのおよそ半分で、50nm以上
であることが確認されている。

プリグルーブ６とこれに隣合うプリグルーブ６との間
の間隔いわゆるトラックピッチは1.6μｍが望ましい。

つぎに、前記光吸収層３はこうした基板２のトラッキ
ングガイド手段の上に形成した光吸収性の物質からなる
層で、レーザーを照射することにより、発熱、溶融、昇
華、変形または変性をともなう層である。この光吸収層
３はたとえばシアニン色素等の光吸収性の有機色素含有
層であることが望ましい。すなわちたとえば溶剤により
溶解したシアニン系色素等を、スピンコート法等の手段
により、基板２の表面に一様にコーティングすることに
よってこれを形成する。

つぎに、前記光反射層４は必要に応じて形成するもの
で、金属膜であり、たとえば、金、銀、銅、アルミニウ
ム、あるいはこれらを含む合金を、蒸着法、スパッタ法
等の手段によりこれを形成する。反射率70％以上を有す
ることが必要なため、これらの中でも、金または金を含
む合金を主体とする金属膜が望ましい。

また、光反射層４の酸化を防止するため、光反射層４
の上に耐酸化層等の他の層を設けてもよい。

つぎに、前記保護層５は同じく必要に応じて形成する
もので、基板２と同様の耐衝撃性に優れた樹脂によりこ
れを形成する。たとえば、紫外線硬化樹脂をスピンコー
ト法により塗布し、これに紫外線を照射して硬化させる
ことによりこれを形成する。このほか、エポキシ樹脂、
アクリル樹脂、シリコーン系ハードコート樹脂等を使用
することもある。

［作用］ 本発明による光情報記録媒体は公知の光情報記録装置
によって記録を行うことができる。光情報記録装置のレ
ーザー照射手段すなわちピックアップを設けた側に透光
性の基板２の表面が面するように光情報記録媒体１を配
置する。この光情報記録媒体１をスピンドルモータによ
り回転させながら、CD規格に準拠した信号に変調された
レーザースポットを、前記トラッキングガイド手段にし
たがってトラッキングしながら、ピックアップにより光
情報記録媒体１の光吸収層３に照射することによって、
光吸収層が熱を発生し、その熱により基板２を変形さ
せ、これによりピット11を形成する。

なお記録にあたっては、波長λが780nm付近のレーザ
ースポットを照射することが望ましい。またCD規格との
関連から、線速度は1.2〜1.4m/secである必要があり、
記録パワーは６〜9mW程度でよい。

本発明においては、プリグルーブ６の形状としてその
深さd subを150nm以上、かつその幅w subを0.6μｍ以下
にすることにより、狭いプリグルーブ６内に光吸収性の
材料を多く収容することとなり、吸収した熱がここに閉
じこめられ、エッジの良いきれいなピット11を作ること
ができる。すなわち、光吸収層３の記録用レーザー光L1
の吸収にもとづく熱が外部に拡散する割合を抑えられて
プリグルーブ６内に閉じこめられ、基板２表面に明瞭な
変形部（ピット11）を形成することができる。

さらに光吸収層３のプリグルーブ６部分の深さd abs
を、基板２のプリグルーブ６の深さd subの0.8倍以下に
形成することにより、従来の光情報記録媒体に比較して
プリグルーブ６部分の光吸収層３の膜厚d grがプリグル
ーブ６以外の部分（ランド７部分）の膜厚d lnよりも厚
くなる。

しかして、光吸収層３の膜厚は厚いほど概して高感度
であるため、プリグルーブ６内はランド７内より高感度
となる。したがって、記録されたピット11はプリグルー
ブ６の幅より広い領域に広がりにくく、基板２表面に明
瞭で大きな変形部を形成することが容易となり、物理的
にプリグルーブ６に直行する方向（光情報記録媒体１の
半径方向、ないしはプリグルーブ６の幅方向）が仕切ら
れるため、ピット11の幅が広がらず、再生信号における
クロストーク（未記録状態の反射率を基準としたとき
の、ピット11があるべき部分の反射率に対する、ピット
11がない部分の反射率の比）、およびジッターの原因を
抑制可能となり、これらの値を小さくすることができ
る。

なお、記録用レーザー光L1を反射する光反射層４を光
吸収層３の上に形成することにより、基板２を変形させ
易くし、記録効率の良好な光情報記録媒体を得ることが
できる。

さらに、光吸収層３の膜厚に関するパラメーターρ＝
n abs・d av/λを0.05〜1.6の範囲にするとともに、光
吸収層の複素屈折率の虚部k absを0.3以下とすることに
より、CD規格を満足しかつブロックエラーレートおよび
ジッターの低い光情報記録媒体とすることができる。

［実施例］ つぎに本発明による光情報記録媒体についてその実施
例を以下に説明する。なお、実施例１は基板上に色素含
有層を形成したものであり、実施例２は基板、色素含有
層、光反射層、保護層からなるものである。

（実施例１） 幅0.5μｍ、深さ165nm、およびピッチ1.6μｍのスパ
イラル状のプリグルーブを形成した円板状の基板上に、
シアニン色素として濃度100g/リットルの3,3,3',3'テト
ラメチル4,5,4',5'−ジベンゾインドジカーボシアニン
パークロレート（日本感光色素株式会社製、NH-3219）
と、PA1006（三井重圧ファイン社製）との2:1溶液をス
ピンコートすることにより、平均膜厚d avが100nmの色
素含有層（光吸収層）を形成した。

上記基板のプリグルーブにおける深さd subは165nm、
プリグルーブの幅w subは0.5μｍ、光吸収層のプリグル
ーブにおける深さd absは80nmである。

光吸収層の複素屈折率の虚部k absは0.08、実数部n a
bsは2.5、再生光の波長λは780nmであるから、このとき
の光学パラメータρは0.32である。

こうして得た光情報記録媒体に基板入射により、波長
780nmの半導体レーザーでEFM信号をプリグルーブに記録
したところ、ブロックエラーレートが0.5×10^-2、およ
びジッターは7nsと良好であった。ピット11の高さは30n
mであった。

（実施例２） 幅0.55μｍ、深さ180nm、およびピッチ1.6μｍでスパ
イラル状にプリグルーブを設けた円形状基板上に濃度12
0g/リットルの第６図に示す化合物（シアニン色素）
と、IRG003（日本化薬社製）との2:1溶液をスピンコー
トして平均膜厚140nmの色素含有層を形成した。さらに
スパッタリング法により膜厚50nmの金を製膜してこれを
光反射層とし、この上にUV硬化した保護層を設け、光情
報記録媒体を作成した。

上記基板のプリグルーブにおける深さd subは180nm、
プリグルーブの幅w subは0.55μｍ、光吸収層のプリグ
ルーブにおける深さd absは80nm、である。

光吸収層の複素屈折率の虚部k absは0.1、実数部n ab
sは2.7、再生光の波長λは800nmであるから、このとき
の光学パラメータρは0.47である。

こうして得た光情報記録媒体に実施例１と同様に波長
800nmの半導体レーザーでEFM信号をプリグルーブに記録
し、この記録部を実施例１と同様に再生したところ、ブ
ロックエラーレートが1.0×10^-3、ジッター22nsであっ
た。これらはCD規格に定める基準を十分に満足してい
る。なおピット11の高さ80nmであった。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、プリグルーブを従来の
ものより深くかつ狭く形成したので、基板や光吸収層の
変形をともなう記録を行う場合、基板の変形がプリグル
ーブの幅および深さにより限定されることとなるため、
ピットの幅およびエッジの整った記録を行うことができ
る。したがって、現在のCD規格に準拠した、とくにCD規
格に定められたブロックエラーレートおよびジッターの
規格値を満足することが可能な光情報記録媒体を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光情報記録媒体１の一部切り欠き
斜視図、 第２図は同、光情報記録媒体１およびこの光情報記録媒
体１への光情報記録方法を説明するための要部縦断面
図、 第３図は同、プリグルーブ６にピット11を形成した状態
の要部縦断面図、 第４図はρ（＝n abs・d av/λ）と反射率との関係のグ
ラフ、 第５図は光吸収層３の複素屈折率k absと反射率との関
係のグラフ、 第６図は実施例２の光吸収層を形成するためのシアニン
色素を示す図である。 １……光情報記録媒体 ２……透光性の基板 ３……光吸収層 ４……光反射層 ５……保護層 ６……プリグルーブ（案内溝） ７……ランド ８……第一の層界 ９……第二の層界 10……第三の層界 11……ピット d sub……ランド７の部分における光吸収層３と基板２
との第一の層界８から、プリグルーブ６の部分における
第一の層界８の最底部の深さ d abs……ランド７の部分における光吸収層３と光反射
層４との第二の層界９から、プリグルーブ６の部分にお
ける第二の層界９の最底部の深さ n abs……光吸収層３の複素屈折率の実数部 k abs……光吸収層３の複素屈折率の虚数部 d av……光吸収層３の平均膜厚 d gr……光吸収層３のプリグルーブ６の部分における膜
厚 d ln……光吸収層３のランド７の部分における膜厚 w sub……プリグルーブ６の幅 λ……再生光の波長 L1……記録用レーザー光 L2……再生用レーザー光

フロントページの続き (72)発明者 石黒 隆 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽 誘電株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−129747（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の主面にプリグルーブを形成した透光
   性を有する基板と、 この基板上に積層するとともに、記録光を吸収する光吸
   収物質を含む光吸収層とを有し、 該記録光を前記基板を透過して光吸収層に照射すること
   により前記プリグルーブ内にピットを形成して情報を記
   録する光情報記録媒体であって、 前記プリグルーブの左右に位置するランドの部分におけ
   る前記光吸収層と前記基板との層界から、前記プリグル
   ーブの部分における該層界の最底部までの深さをd sub
   とし、 前記プリグルーブの幅をw subとし、 前記ランドの部分における前記光吸収層の表面から、前
   記プリグルーブの部分における該表面の最底部までの深
   さをd absとしたときに、 d sub≧150nm、 w sub≦0.6μｍ、および d abs≦0.8×d subとするとともに、 前記光吸収層が前記記録光を吸収することにより、前記
   プリグルーブ部分の前記基板の主面が変形して前記ピッ
   トが形成されることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 【請求項２】一方の主面にプリグルーブを形成した透光
   性を有する基板と、 この基板上に積層するとともに、記録光を吸収する光吸
   収物質を含む光吸収層とを有し、 該記録光を前記基板を透過して光吸収層に照射すること
   により前記プリグルーブ内にピットを形成して情報を記
   録する光情報記録媒体であって、 前記プリグルーブの左右に位置するランドの部分におけ
   る前記光吸収層と前記基板との層界から、前記プリグル
   ーブの部分における該層界の最底部までの深さをd sub
   とし、 前記プリグルーブの幅をw subとしたときに、 d sub≧150nm、および w sub≦0.6μｍとし、かつ、 前記光吸収層の複素屈折率の虚部をk absとするととも
   に、その実数部をn absとし、 前記光吸収層の膜厚をd avとし、 再生光の波長をλとし、さらに ρ＝n abs・d av/λとしたときに、 0.05≦ρ≦0.6、および k abs≦0.3とするとともに、 前記光吸収層が前記記録光を吸収することにより、前記
   プリグルーブ部分の前記基板の主面が変形して前記ピッ
   トが形成されることを特徴とする光情報記録媒体。