JP2002264526A

JP2002264526A - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2002264526A
Application number: JP2001073633A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nomura; 昭彦野村
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】再生限界を超えた微細パターンの再生出力を
増加させて、高密度記録可能な光記録媒体を提供する。【解決手段】読み出し可能な微細パターン１Ａが形成
された光透過性の基板１上に反射膜２Ａと保護膜５とを
順次積層した再生専用型の光記録媒体１０Ａにおいて、
前記反射膜２Ａは、超微視的不連続膜からなり、前記反
射膜２Ａと前記保護膜５との間に、透過率及び反射率が
温度に依存して可逆的に変化するサーモクロミック膜３
を設け、レーザ光６を前記基板１側から照射した際、前
記反射膜２Ａを透過した前記レーザ光６を前記サーモク
ロミック膜３で反射するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に係わ
り、特に、高密度記録に好適な再生専用の光記録媒体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光情報記録媒体（以下、単に光記録媒体
ともいう）は、高度情報社会における記録媒体の中心的
役割の担い手として注目されている。例えば、波長７８
０ｎｍの光を利用した再生専用型情報記録媒体として
は、音楽情報やプログラムなどが記録されるＣＤ、画像
情報が記録されるビデオＣＤなどが知られ、記録再生型
情報記録媒体としては、ＣＤ−Ｒ、ＰＤ、ＭＯディスク
などがある。

【０００３】これらの情報記録媒体は、さらなる高度情
報化と共に、その記録密度がますます向上している。こ
の記録密度の限界は、微細パターン１１Ａを読み取るた
めの再生光学系のＭＴＦ（空間周波数）によって決ま
る。このＭＴＦは、再生レーザの波長をλ、対物レンズ
の開口数をＮＡとすると、λ／４ＮＡと表わされる。

【０００４】このため、記録密度を高密度にするために
は、λを小さくし、ＮＡを大きくすることが必要とな
る。例えば、再生専用のＤＶＤ（デジタルバーサタイル
ディスク）では、λは、従来の７８０ｎｍから、６５０
ｎｍになり、ＮＡは、従来の０．４５から０．６とな
り、上の関係式より、検出限界は、原理上は２７１ｎｍ
となった。

【０００５】このような再生専用の光記録媒体につい
て、図３を用いて説明する。図３は、従来例の光記録媒
体を示す構成図である。光記録媒体２０は、例えば円板
上の透明基板１と、この基板１上に予め射出成形等によ
り形成されている情報を表現するピットからなる微細パ
ターン１Ａと、順次基板１上に積層された反射膜２と、
保護膜５とからなり、レーザ光を基板側（図の下方）よ
り照射して、微細パターン１Ａを読み取るものである。
微細パターン１Ａは、上述した再生光学系の検出限界内
の形状に形成されている。

【０００６】なお、現在は、さらに高密度化が求めら
れ、λを例えば４００ｎｍ、ＮＡを０．７５〜０．８５
とするシステムの試みがなされているが、これに用いる
半導体レーザの開発には膨大な費用が必要であり、その
ようなシステムは極めて高価なものとなり、新たな技術
の開発が求められている。

【０００７】その可能性のひとつとして、再生専用型光
記録媒体に関して、Ｋｉｋｕｋａｗａ等により、Ｓｕｐ
ｅｒ−ＲＯＭという技術が開示された（Ｔ．Ｋｉｋｕｋ
ａｗａｅｔａｌ．：”ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙ
ＲＯＭＤｉｓｃｗｉｔｈＳｕｐｅｒＲｅｓｏｌｕ
ｔｉｏｎＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＬａｙｅｒ”，Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔｏｆＩＳＯＭ２０００
ｐｐ２００−２０１（２０００．９））。

【０００８】これは、再生専用型光ディスクの反射膜と
して、従来用いられてきたＡｌやＡｕに代えて、Ｓｉ、
Ｍｏ、Ｗ等を用いることにより、従来の再生光学系を用
いては再生できなかった微細なパターンを再生可能とす
るものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光記録
媒体の反射膜の材料を変更することにより、光学系の再
生限界を超える微細パターンの読み取りを可能とするも
のの、実用のために必要十分なレベルの再生出力が得ら
れていないという課題があった。

【００１０】そこで本発明は、上記課題を解決し、光記
録媒体において、再生限界を超えた微細パターンの再生
出力を増加させて、高密度記録可能な光記録媒体を提供
することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、第1の発明は、読み出し可能な微細パタ
ーンが形成された光透過性の基板上に反射膜と保護膜と
を順次積層した再生専用型の光記録媒体において、前記
反射膜は、超微視的不連続膜からなり、前記反射膜と前
記保護膜との間に、透過率及び反射率が温度に依存して
可逆的に変化するサーモクロミック膜を設け、レーザ光
を前記基板側から照射した際、前記反射膜を透過した前
記レーザ光を前記サーモクロミック膜で反射するように
したことを特徴とする光記録媒体である。

【００１２】また、第２の発明は、第１の発明の光記録
媒体において、前記基板と前記反射膜との間に、前記微
細パターンを超解像を利用して読み取るための第２のサ
ーモクロミック膜を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
なお、説明の簡便さのために、同一の構成については、
同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

【００１４】＜第１実施例＞図１は、本発明の光記録媒
体の第１実施例を示す構成図である。本発明における第
１実施例の光記録媒体１０Ａは、表面に読出し可能な微
細パターンが形成された光透過性の基板１上に、Ｓｉ超
微視的不連続膜からなる反射膜２Ａと、透過率及び反射
率が温度に依存して可逆的に変化するサーモクロミック
膜３と、誘電体膜４と、保護膜５とを形成したものであ
る。この光記録媒体１０Ａは以下のように作製される。
まず、透明な厚さ０．６ｍｍであり直径１２０ｍｍのポ
リカーボネート樹脂からなる基板１上に、長さ２６０ｎ
ｍの微小ピットを、間隔２６０ｎｍ，トラックピッチ７
４０ｎｍでスパイラル状に、射出成形により形成し、微
細パターン１Ａを得る。

【００１５】次に、微細パターン１Ａの形成されている
基板１上に、スパッタリング法により、厚さ１５ｎｍの
Ｓｉの超微視的不連続膜からなる反射膜２Ａを形成し
た。このときの反射膜２Ａの膜厚は、この上に形成され
るサーモクロミック膜３に、再生時に照射するレーザ光
が到達するように設定されている。なお、超微視的不連
続膜については後述する。

【００１６】次に、反射膜２Ａ上に、呈色材として山本
化成（株）製の商品名ＧＮ２と、顕色材として山本化成
（株）製の商品名ＢＨＰＥとを、重量パーセントで略
１：２の割合になるように、２元蒸着機を用いて、成膜
し、厚さ２６０ｎｍのサーモクロミック膜３を形成し
た。このサーモクロミック膜３は、レーザ光照射により
可逆的に透過率が変化するものである。すなわち温度上
昇と共に透過率が上昇し、温度低下と共に透過率が低下
し、その変化が可逆的である。

【００１７】ここで、図６はサーモクロミック膜の透過
率（ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）の波長依存性を示す
グラフ図であり、図７はサーモクロミック膜の透過率の
温度依存性を示すグラフ図である。図６より、このサー
モクロミック膜３の透過率は、本実施例で使用するレー
ザ波長６３５ｎｍの近辺では非常に低いことが分かる。
また、図７は、波長６３５ｎｍにおけるグラフ図である
が、これより、サーモクロミック膜３の温度が室温より
２００℃まで変化すると、透過率は約８０％変化し、温
度に対して、僅かにヒステリシスを有するが、略可逆的
な変化を示すことが分かる。これは、光ディスクを再生
するためにレーザ光を照射したときに、サーモクロミッ
ク膜３の特性が変化することを示す。

【００１８】サーモクロミック膜３の上に、誘電体膜４
と保護膜５を順次積層して、第1実施例の光記録媒体１
０Ａを得た。ここで、誘電体膜４としては、スパッタリ
ング法を用いて、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜が
形成され、保護膜５として、スピンコート法を用いて、
所定膜厚の紫外線硬化樹脂膜を形成した。誘電体膜４の
役割は、サーモクロミック膜３と保護膜５の混合を防ぐ
ための分離用である。誘電体膜４及び保護膜５は透明で
ある

【００１９】次に、得られた光記録媒体１０Ａを光ディ
スク評価機（パルステック工業（株）製、型式ＤＤＵ−
１０００）により評価した。再生系のレーザ波長λは６
３５ｎｍであり、開口率ＮＡは０．６、したがって限界
再生ピット長は２６５ｎｍであり、再生時の線速度は
３．５ｍ／ｓ、再生レーザパワーは４ｍＷである。微細
パターン１Ａを構成するピット（記録マーク長２６０ｎ
ｍ）の再生信号のＣ／Ｎ比は４６．４ｄＢであった。結
果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】ここで、上述の超微粒子的不連続膜につい
て、図４および５を用いて説明する。図４は、基板表面
に形成された超微視的不連続膜のモフォロジーを示す平
面図であり、図５は、基板表面に形成された超微視的不
連続膜を示す断面図である。図４に示すように、超微視
的不連続膜７を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）や原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）等で超微視的に観察すると、超微視的不
連続膜７は、モフォロジー（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を
示すものである。即ち、微視的に孤立分散した孤立材料
粒子７Ａの集合体であり、特にそれぞれの孤立材料粒子
７Ａが互いに分離した様相を示す。

【００２２】図４に示すように、この孤立分散した状態
は、粒子状の集合体であったり、楕円体の集合体であっ
たり、アメーバー状の不定形集合体であったりする。そ
れぞれの孤立材料粒子７Ａは、平均的には１００ｎｍ以
下の平面サイズ（平均直径Ｄ）であり、材料や製作条件
によってＤ＝１ｎｍ〜１００ｎｍで作ることができるも
のである。またこの孤立材料粒子７Ａの間の間隙７Ｂに
ついては、空孔であるとも生成過程に混入した不純物ガ
スであるとも考えられるが、現段階では研究が進んでい
ない。

【００２３】少なくとも、このような超微視的不連続膜
７は、いわゆるバルク（ｂｕｌｋ）とも連続薄膜（ｔｈ
ｉｎｆｉｌｍ）とも異なる屈折率と消衰係数を示す。
また、超微視的不連続膜７は、非常に薄い膜状のもので
あるが、その膜厚は、孤立材料粒子７Ａが孤立分散して
いるため、従来の膜厚の概念は適応できない。しかし、
図５に示すように、不連続な孤立粒子の最上面Ｓ０と、
基板の表面Ｓ１との差を膜厚Ｈとして定義すれば、膜厚
Ｈは、０．１〜２０ｎｍの範囲とすることができる。間
隙３Ｂを空孔と見なして面積平均化処理して得られる計
算上の膜厚Ｈは、略０．０１〜１５ｎｍの範囲となる。

【００２４】＜第２実施例＞図２は、本発明の光記録媒
体の第２実施例を示す構成図である。本発明の第２実施
例の光記録媒体１０Ｂは、第１実施例において、基板１
と反射膜２Ａとの間に、微細パターン１Ａを超解像を利
用して読み取るための厚さ２６０ｎｍのサーモクロミッ
ク膜３（第１実施例のサーモクロミック膜３と同一）を
形成した以外は、同様の構成を有している。

【００２５】即ち、第２実施例の光記録媒体１０Ｂは、
微細パターン１Ａの形成された基板１上に、順次サーモ
クロミック膜３、反射膜２Ａ、サーモクロミック膜３、
誘電膜４、および保護膜５を積層したものより構成され
ている。次に、この光記録媒体１０Ｂを、第１実施例の
光記録媒体１０Ａと同様に、光ディスク評価機で再生評
価した。記録マーク長２６０ｎｍの再生信号のＣ／Ｎ比
は４９．６ｄＢであった。結果を表１に示す。

【００２６】＜比較例＞第１実施例において、サーモク
ロミック膜３および誘電膜４を形成しなかった以外は、
第１実施例の光記録媒体と同様にして、比較例の光記録
媒体２０を作製した。この光記録媒体２０を、第１実施
例の光記録媒体１０Ａと同様に、光ディスク評価機で再
生評価した。記録マーク長２６０ｎｍの再生信号のＣ／
Ｎ比は２０．０ｄＢであった。結果を表１に示す。

【００２７】表１に各実施例と比較例の光記録媒体の記
録マーク長０．２６μｍ（２６０ｎｍ）の再生信号のＣ
／Ｎ比を示すこのときの測定条件の光学系では、通常マ
ーク長０．２７μｍまでの記録マークしか再生できない
が、表１から分かるように、各実施例および比較例のい
ずれの場合でも再生信号が確認できる。しかし、そのＣ
／Ｎ比は大きく異なり、第１および第２実施例では比較
例よりも２０ｄＢ以上大きな再生信号が得られている。

【００２８】ここで、図８は各種膜の反射率の波長依存
性を示すグラフ図である。図８において、Ｓｉと示す曲
線は、超微粒子的不連続膜である厚さ１５ｎｍのＳｉ膜
の特性を示し、Ｓｉ／ＴＣと示す曲線は、上記Ｓｉ膜上
に、上記第１及び第２実施例におけるサーモクロミック
膜を形成した場合の特性を示す。Ｓｉ／ＴＣをＳｉと比
較すると、波長６５０ｎｍ近辺で、サーモクロミック膜
を形成したものは、反射率が低下している。レーザ光が
サーモクロミック膜に照射され、温度が上昇し、しきい
値以上に上昇すると、その部分（レーザ光の中心部）の
透過率が上昇する。メカニズムは定かでないが、この透
過率の変化と超微視的不連続膜との複合的相互作用によ
り、サーモクロミック膜の反射率を上昇させて、微細パ
ターン信号再生時のＣ／Ｎを増加させているものと推定
されるが、その理由については、さらなる解明が必要で
ある。

【００２９】なお、厚さ０．６ｍｍであり直径１２０ｍ
ｍのポリカーボネート基板１について説明したが、これ
に限定されるものではなく、基板１の厚みは０．２ｍｍ
〜３ｍｍ、望ましくは０．３〜２ｍｍが好適であり、基
板１の材料として合成樹脂、又はセラミックを用いるこ
とができ、合成樹脂としては、ポリカーボネートやポリ
メチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト・ポリスチレン共重合体、ポリビニルクロライド、脂
環式ポリオレフィン、ポリメチルペンテンなどの各種熱
可塑性樹脂や熱硬化樹脂、各種放射線硬化樹脂（紫外線
硬化樹脂、可視光硬化樹脂の例を含む）を用いることが
でき、基板１の形状としてディスク状、カード状、テー
プ状のいずれであっても良く、ディスク状の場合、直径
を１２０ｍｍに限るものではなく、直径４０〜３００ｍ
ｍの各種サイズを取ることができる。

【００３０】また、反射膜として、Ｓｉからなる超微視
的不連続膜について説明したが、Ｓｉに限定されるもの
ではなく、例えば、Ｍｏ、Ｗなどの金属又は例えばＳｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃中にＡｕ、Ａｇなどを分散させたいわゆ
るグラニュラー膜なども利用できる。また、誘電体膜と
しては、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＮ、ＡｌＮ等を利用
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光記録媒
体は、請求項１および２記載によれば、反射膜は、超微
視的不連続膜からなり、前記反射膜と保護膜との間に、
透過率及び反射率が温度に依存して可逆的に変化するサ
ーモクロミック膜を設け、レーザ光を基板側から照射し
た際、前記反射膜を透過した前記レーザ光を前記サーモ
クロミック膜で反射するようにしたことにより、再生限
界を超えた微細パターンの再生出力を増加させて、高密
度記録可能な光記録媒体を提供することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録媒体の第１実施例を示す構成図
である。

【図２】本発明の光記録媒体の第２実施例を示す構成図
である。

【図３】従来例の光記録媒体を示す構成図である。

【図４】基板表面に形成された超微視的不連続膜のモフ
ォロジーを示す平面図である。

【図５】基板表面に形成された超微視的不連続膜を示す
断面図である。

【図６】サーモクロミック膜の透過率の波長依存性を示
すグラフ図である。

【図７】サーモクロミック膜の透過率の波長依存性を示
すグラフ図である。

【図８】各種膜の反射率の波長依存性を示すグラフ図で
ある。

【符号の説明】

１…基板、１Ａ…微細パターン、２…反射膜、２Ａ…反
射膜、３…サーモクロミック膜、４…誘電体膜、５…保
護膜、６…レーザ光、７…超微視的不連続膜、７Ａ…孤
立粒子、７Ｂ…間隙、１０Ａ…光記録媒体、１０Ｂ…光
記録媒体、２０…光記録媒体、Ｓ０…孤立粒子の最上
面、Ｓ１…基板の表面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読み出し可能な微細パターンが形成された
光透過性の基板上に反射膜と保護膜とを順次積層した再
生専用型の光記録媒体において、前記反射膜は、超微視的不連続膜からなり、前記反射膜と前記保護膜との間に、透過率及び反射率が
温度に依存して可逆的に変化するサーモクロミック膜を
設け、レーザ光を前記基板側から照射した際、前記反射膜を透
過した前記レーザ光を前記サーモクロミック膜で反射す
るようにしたことを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】前記基板と前記反射膜との間に、前記微細
パターンを超解像を利用して読み取るための第２のサー
モクロミック膜を設けたことを特徴とする請求項１記載
の光記録媒体。