WO2002101735A1 - Support d'enregistrement optique - Google Patents

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WO2002101735A1
WO2002101735A1 PCT/JP2002/005802 JP0205802W WO02101735A1 WO 2002101735 A1 WO2002101735 A1 WO 2002101735A1 JP 0205802 W JP0205802 W JP 0205802W WO 02101735 A1 WO02101735 A1 WO 02101735A1
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PCT/JP2002/005802
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Yuichi Sabi
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Sony Corporation
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/21—Circular sheet or circular blank

Definitions

  • the present invention provides an optical recording medium, in particular, a recording section is reproduced using irradiation light having a wavelength in the range of 380 nm to 450 nm, and an excellent use of an organic dye material as a recording film.
  • the present invention relates to a phase modulation type optical recording medium having reproduced output characteristics.
  • the write-once standard has been put together as a write-once DVD-R and has been released.
  • next-generation optical recording medium which is now called a next-generation optical recording medium with a high recording capacity, that is, a high recording density
  • a light-transmitting protective film formed on the recording surface has Standardization of irradiating the recording surface with short-wavelength irradiation light of blue-violet light through an objective lens having a numerical aperture N.A. of 0.85 is under study.
  • an optical recording medium (hereinafter, referred to as an optical recording medium) from which the recording surface is irradiated with the reproduction irradiation light from the light-transmitting protective film side.
  • an optical recording medium for the sake of convenience, so-called archive recording is also possible, that is, one additional recording can be performed, and the record can be stably maintained for many years without being erased.
  • DVR recordable optical recording medium
  • Optical recording media (DVRs) for which such standardization is being studied are based on phase-change materials for their recording films.
  • the recording film is desired to use an organic dye material as in the case of CD-R, to simplify the production, and to reduce the cost.
  • optical recording media using a blue-violet light source with a short wavelength of 380 nm to 450 nm, for example, 450 ⁇ 5 nm, are used.
  • the recording film is made of an organic dye material, the characteristics of the organic dye material constituting the recording film are different from those of CD-R and DVD-R, and the optical characteristics and optical conditions are different. Yes, there is a problem in applying the usual knowledge of CD-R, DVD-R.
  • changing the depth of the concave portion, such as a tracking group, formed on the substrate of the optical recording medium requires optimization of obtaining excellent reproduction characteristics. Can't do it.
  • the track pitch in CD is 1.6 m, for example, about 0.3 ⁇ m.
  • the problem is the inclination of the side wall of the tracking group formed on the disk substrate.
  • the formation of fine irregularities such as groups or pits in ordinary CDs and the like can be achieved by injection molding using a stamper having a fine irregularity pattern corresponding to the groups in the manufacture of disk substrates, and the 2P method (Phot method). (Polymerization ion method) or the like.
  • This stamper is manufactured by mastering, that is, by mastering using a photo resist.
  • Pattern exposure on the photo resist in this mastering usually uses blue light or ultraviolet light.
  • the side wall surface of the group becomes a gentle slope by the above-described pattern exposure using light.
  • pattern exposure for the photo resist is performed by electron beam lithography, or the spot system is reduced by using a so-called two-field configuration in which a condensing lens is placed close to the exposure surface in the optical system.
  • the wavelength of the reproduction irradiation light which is the so-called next-generation optical recording medium of the write-once type described above, is shortened, and the light from which the reproduction irradiation light is applied to the recording surface from the light-transmitting protective film side.
  • An object of the present invention is to provide an optical recording medium capable of obtaining a high reproduction output and having excellent reproduction characteristics.
  • the wavelength; I is in the range of 380 nm to 450 nm through an optical system in which the numerical aperture NA is in the range of 0.85 ⁇ 0.05.
  • a phase modulation type optical recording medium in which a recording section is reproduced by irradiating the recording medium with at least one recording film and at least one metal film on a substrate having a concave portion. It has a formed configuration. At least one layer of the recording film is configured to contain an organic substance that changes its refractive index by absorbing and decomposing a laser beam. Further, with this configuration, the width of the concave portion of the substrate is particularly set to 0.10 or more and 0.21 // m or less.
  • the width of the concave portion formed on the surface of the metal film is 0.10 m or more. zm or less.
  • the optical recording medium according to the present invention is a phase modulation type optical recording medium in which a recording portion is reproduced by irradiation with light having a wavelength in a range of 380 nm to 450 nm, and the concave portion has a concave portion. It has at least one or more recording films and one or more metal films on the formed substrate, and at least one of the recording films absorbs laser light, decomposes, and is refracted. It has a structure that contains an organic substance that changes its rate.
  • the depth of the concave portion of the substrate is set to 40 nm or more and 65 nm or less.
  • the organic substance whose refractive index changes in the recording film has a property that the refractive index before recording is 1.4 or less. Organic substances.
  • the optical recording medium according to the present invention has a wavelength of 380 nm to 45 nm.
  • a phase modulation type optical recording medium in which recording is reproduced by using irradiation light in a range of 0 nm, wherein at least one or more recording films are formed on the substrate having the concave portions formed thereon; And at least one metal film, wherein at least one layer of the recording film contains an organic substance that absorbs laser light, decomposes, and changes the refractive index.
  • the depth of the concave portion of the substrate is set to 75 nm or more and 115 nm or less, and the refractive index of the organic material used as the recording film whose refractive index changes is 1 before the recording. .
  • the inclination t an of the side wall of the concave portion of the substrate is set to 2 (where is an angle formed between the side wall surface and the concave bottom surface).
  • the above-described optical recording medium according to the present invention relates to an optical recording medium in which reproduction is performed by a phase modulation method with a high recording density, which will be described later. As is clear from the time, an optimum signal output can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of an optical recording medium according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the optical recording medium according to the present invention
  • FIG. FIG. 4A and FIG. 4B are explanatory diagrams of the inclination of the side wall of the concave portion
  • FIG. 4A and FIG. 4B are characteristic diagrams showing changes in optical characteristics before and after recording for explanation of the present invention.
  • B is a characteristic diagram showing a change in optical characteristics before and after recording for explanation of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram showing a reproduction signal waveform of the optical recording medium according to the present invention
  • FIG. FIG. 8 is a diagram showing the reproduction signal level in the group length direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of an optical recording medium according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the optical recording medium according to the present invention
  • FIG. FIG. 4A and FIG. 4B are explanatory diagrams of the
  • FIG. 8 is a diagram showing the dependence of the reproduction signal amplitude on the group width.
  • FIG. 9 is a diagram showing the reproduction in the group length direction when the group width is large.
  • FIG. 10 is a diagram showing signal levels, and FIG. 10 shows the reproduction of an optical recording medium.
  • FIG. 11 is a diagram showing the dependence of the signal amplitude on the group depth.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the SIN film thickness, the degree of modulation, and the reflectance of the optical recording medium used in the description of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the group depth dependency of the reproduction signal amplitude used in the description of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the group depth, the modulation factor, and the reflectance of the optical recording medium used in the description of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing the dependence of the amplitude of the reproduced signal on the group depth used in the description of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing the S i N of the optical recording medium used in the description of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the film thickness, the modulation, and the reflectance.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the group depth, the modulation, and the reflectance of the optical recording medium used in the description of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing the dependence of the reproduced signal amplitude on the slope gradient width for explanation of the present invention.
  • Figure 1 8 is a diagram showing a slope inclination width dependence of the modulation depth and reflectance for explaining the present invention
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the group width, modulation degree, and reflectance of the optical recording medium used in the description of the present invention.
  • An embodiment of the write-once optical recording medium according to the present invention is a write-once optical disk, and the numerical aperture N.A. of the objective lens is 0.85 ⁇ 0.05, and the wavelength is 38.
  • a reproduction mode or a reproduction / recording mode by a laser in a blue-violet region of 0 nm to 45 O nm (hereinafter referred to as NVR and DVR parameters) is adopted.
  • the present invention is not limited to optical discs, and may take the form of, for example, a card or the like according to the use mode.
  • At least one layer of the optical recording medium according to the present invention for example, a recording film of an optical disc, is made of an organic substance whose refractive index changes by, for example, light irradiation recording with the above-mentioned wavelength, specifically, an organic dye material. Configuration.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a basic configuration of an optical recording medium 10 according to the present invention, for example, an optical disk
  • FIG. 2 is a plan view of a main part schematically showing a state where a recording mark M is formed.
  • the optical recording medium 10 has a metal film 3 and a recording film 4 formed on at least one main surface of a substrate 1 having a recess 2 formed therein, for example, a continuous group or an intermittent group for tracking. Then, a dielectric film 5 is formed, on which a light-transmitting protective film 6 formed by spin-coating a light-transmitting resin film having a thickness of, for example, 0.1 mm is formed.
  • the organic dye film of the recording film 4 is formed by, for example, spin coating. It is.
  • the dyes of the organic dye film have the refractive index before recording as shown in the spectrum diagrams of the optical constants (refractive index n, absorptance k) before and after recording in FIGS. 4A and 4B. Is higher than the refractive index after recording (hereinafter referred to as L-edge characteristic), or Fig. 5A and Fig.
  • the organic index has the property that the refractive index before recording is higher than the refractive index after recording (hereinafter referred to as S-edge characteristic). Dyes are used.
  • the organic dye film has a refractive index n as shown in the spectrum diagram of the optical constant in FIG. 4B or FIG. 5B. 1.5, the absorption coefficient k becomes a value close to 0.
  • the refractive index n before recording that is, before thermal decomposition of the organic dye
  • after recording that is, after thermal decomposition, change, the refractive index before and after recording.
  • the difference ⁇ n is preferably equal to or greater than 0.1.
  • the organic dye film is composed of an organic dye material having an L-edge characteristic having a characteristic of decreasing to a value close to 5.
  • FIG. 5A from the state where the refractive index before recording is lower than 1.5, specifically, 1.4 or less, after recording, as shown in FIG. -Can be composed of an organic dye material having edge characteristics.
  • the concave portion 2 of the substrate that is, the group 2 has a shape depressed toward the substrate 1, and the space between these groups is called a land portion 7.
  • the organic dye film of the recording film 4 is By selecting the amount of application by a spin coat, the number of rotations, the temperature, and the humidity, the film thickness in the concave portion 2, that is, in the group, is made large, and the film thickness on the land portion 7 is made thin.
  • the inside of the concave portion 2, that is, the inside of the group is defined as a recording portion. That is, the recording mark M is formed in the concave portion 2.
  • the cross write between the recording tracks can be reduced.
  • the optical system based on the DVR parameters described above is applied, and the laser light 9 is irradiated from the light-transmitting protective film 6 side to the objective. The light is focused and irradiated by the lens 11.
  • the recording film 4 is composed of at least one or more constituent films, at least one of which absorbs and decomposes the laser light described above, and is refracted with the above-described L-edge characteristic or S-edge characteristic.
  • the recording mark M is written by the change in the refractive index in the concave portion 2, that is, in the groove, made of an organic material film having a change in the refractive index, specifically, an organic dye film.
  • a convex portion corresponding to the pattern of the concave portion 2, that is, a stamper having an inverted pattern with respect to the pattern of the concave portion 2 is prepared, and the stamper is arranged in a cavity. It is formed of, for example, a polycarbonate (PC) resin or the like formed by injection molding using a mold.
  • PC polycarbonate
  • fabricating the substrate 1 having the concave portion 2 by the 2P method can be.
  • an ultraviolet-curing resin is applied on a substrate having a flat surface by a spin coat or the like, and the concave portion 2 is formed by pressing the above-described stamper on the resin layer.
  • the average width WG of the recessed portion 2 See Figure 3).
  • the width WG of the concave portion 2 formed on the surface of the metal film to be formed on the substrate 1 is selected to be 0.10 / m to 0.15 m.
  • the depth D of the concave portion 2 is set to 40 nm to 65 nm in the case where the organic dye film of the recording film has an S-edge characteristic having a refractive index of 1.4 or less before recording.
  • the depth D of the concave portion 2 is set to 75 nm to 115 nm in a configuration in which the organic dye film of the recording film has an L edge characteristic of 1.6 or more before recording. .
  • the inclination of the side wall 2a of the concave portion 2 is t an ⁇ 2 when the angle between the side wall 2a and the bottom surface of the concave portion 2 is 6>.
  • the width WG of the recess 2 that is, the group width is small. This is because, when the group width is narrow, under a certain track pitch, the part where the light distribution of the irradiating light spot has a small amount of light is less likely to reach the adjacent group. This is because cross-light can be reduced in total.
  • this reduction in cross light is a characteristic of the case where the organic dye film based on the phase modulation method is used as a recording film. This is different from the case of an optical recording medium based on a reflectance modulation method in which a phase change material is used as a recording film and a change in reflectance of a recording portion is directly read.
  • the concave portion 2 is a group serving as a tracking guide groove, and this group has a depth of 100 nm, a groove width of 0.12 m, and an interval of 0.6 ⁇ m.
  • the case where the inclination of the group side wall is formed at ta ⁇ ⁇ 2 in FIG.
  • the concave portion 2 that is, the group is formed of a substrate made of polycarbonate (PC) resin formed on the main surface.
  • PC polycarbonate
  • a metal film 3 of 20 nm thick Ag was formed by sputtering, and a recording film 4 made of an organic dye film and a thickness of 1
  • a dielectric film 5 of 0 nm SiN and a light-transmitting protective film 6 were formed thereon to produce an optical disk by a phase modulation method.
  • the organic dye film was formed by spin coating.
  • the thickness was set to 170 nm in the group and 7 O nm on the land.
  • the film is designed so that the reflectivity before and after recording remains high so that phase modulation easily occurs. That is, the reflectivity before recording in the group is 26%, and the reflectivity after recording is 32%. The reflectance at the land was 32%.
  • a recording mark M was recorded in the group by repeating a 0.69 ⁇ mark and a 0.69 m space. In this case, as schematically shown in FIG. 2, the mark width is formed over almost the entire width of the groove.
  • FIG. 6 shows the waveform of the return light quantity.
  • Example 1 was selected as a parameter corresponding to this, and was further considered by simulation using a computer.
  • the calculation method in this case was based on the so-called Fraunhofer diffraction theory.
  • the calculation results agreed very well with the experimental results.
  • the resolution of the calculation parameters was set to be high-resolution so as to cope with subtle changes in the group shape, and the resolution on the disk was set to 10 nm.
  • the experimental results and the calculated results were exactly the same.
  • the divergence angle of the semiconductor laser as the light source was 40 ° and 20 °, and a double anamorphism was placed after the collimator lens. Then, it was set to be equivalent to a divergence angle of 40 ° in all directions.
  • the focal length of the lens was 10 mm.
  • the objective lens had a radius (aperture radius) of 1.3 mm and a numerical aperture N.A. of 0.85.
  • the shape of the mark M recorded in this group 2 was a so-called stadium shape as schematically shown in Fig. 2, and the mark width was 0.12 m.
  • the group depth was 100 nm
  • the group width was 0.12 m
  • the group interval was 0.6 m.
  • the slope width d of the side wall slope corresponding to Example 1 was set to 40 nm.
  • FIG. 7 shows the calculation results for the selection of these parameters. It can be seen that the waveform of Example 1 shown in FIG. 6 corresponds well to FIG.
  • FIG. 8 shows the results of measuring the amplitude of each reproduction signal, that is, the amount of return light, with the group width of the optical recording medium in Example 1 changed. As is clear from this, when the group width is made larger than a certain level, the signal amplitude is reduced. This is
  • the groove width is larger than the mark width, when the reproduction light spot comes to the center of the mark, the mark occupies a larger proportion of the reproduction light spot in the spot. This is because the interference with the coil part is reduced and the reflectance is increased.
  • Figure 9 shows the playback signal level in the direction of the length of the signal. According to this, it is understood that the reflectance increases near the center of the mark.
  • the group width is between 0.1 m and 0.15 m.
  • This group width is measured on the surface of the metal film 3.
  • the group of the concave portion 2 of the substrate has a maximum thickness of 2 O nm.
  • the metal film 3 is also formed on the side surface. Therefore, when the metal film 3 is formed with a thickness of 30 nm, the surface of the metal film 3 When the group width at the time is 0.15 m, the groove width of the concave portion 2 of the substrate is 0.21 m.
  • the metal film 3 having a thickness of 30 nm or more when the metal film 3 having a thickness of 30 nm or more is formed, the uniform film cannot be formed in the group formed by the concave portions 2 of the substrate, and the noise increases.
  • the upper limit is 30 nm, and the upper limit of the groove width of the substrate, that is, the width of the concave portion 2 of the substrate is 0.21 m.
  • the recess width of the substrate is 2 and the group width is 0.21 ⁇ m, a good result can be obtained by forming a metal film thereon.
  • the metal film 3 is formed by directional sputtering, it is possible to adopt a configuration in which the metal film is not deposited on the vertical side surfaces of the group. In this case, 0.10 Good results can be obtained with a groove width of m.
  • the concave portion 2 of the substrate has a high modulation in the range of 0.10 m to 0.21 m in consideration of the tolerance due to the metal film 3 formed thereon.
  • a good result can be obtained when the optical recording medium having a good degree can be formed, and the width of the concave portion on the surface in the metal film formation state is 0.10 m to 0.15 m.
  • the depth of the substrate group due to the concave portion 2 of the substrate will be described with reference to a third embodiment.
  • the depth of this group is N
  • a substrate 1 made of polycarbonate (PC) resin having a group formed as the concave portion 2 and having a substantially vertical side wall is used.
  • a metal film 3 was formed by sputtering Ag having a thickness of 2 O nm, and a recording film 4 made of an organic dye film was formed thereon.
  • the dielectric film 5 and the light-transmitting protective film 6 are deposited and An optical disc was produced using the tone control method.
  • the width of the concave portion 2 of the substrate is set to 0.14 m.
  • the land width was the same as the groove width.
  • each optical disc was manufactured by changing the depth of the group of the substrate by the concave portion 2 of the substrate.
  • the organic dye film is formed by spin-coating, the thickness is such that the surface is flat by embedding the inside of the group, and the average value of the organic dye film thickness in Land 7 and Group 2 is 1
  • the film was formed to have a thickness of 20 nm.
  • the thickness of the organic dye film in the groove portion is 140 nm
  • the thickness of the organic dye film in the land portion is 100 nm. I do.
  • This organic dye material is composed of 1-butyl-2— [5 (-1—butyl3.3—dimethylethylbenz [e] indolin1-2—ylidene) of cyanine k dye—1.3 —Penyu Genil) 1-3,3—Dimethyl 1 H—Venes [e] Indium perchloric acid.
  • Example 3 the recording mark length was 0.69 m, and in this case, the width was recorded over the entire width of the group.
  • FIG. 10 shows the change in the reproduction signal amplitude for each optical disc in which the group depth was changed.
  • This S-edge According to the characteristics, the amplitude becomes negative when the group depth is around 100 nm. That is, in this case, the detected light amount before recording is low, and the tracking servo signal cannot be extracted due to the groove, which causes a problem in recording and reproduction.
  • the amplitude of the reproduced signal is negative when the group depth is around 100 nm, and the It was positive in depth.
  • the depth of the group of the substrate is preferably about 50 nm.
  • the depth of the group is 50 nm, a sufficient signal amplitude cannot be obtained.
  • the depth of the group is set to 50 nm, and the signal amplitude is increased by selecting the film configuration. That is, assuming that the film thickness of the organic dye film in the group is 7 O nm and the film thickness of the land portion is 2 O nm, the film thickness of the SiN dielectric layer 5 is changed. (Signal amplitude
  • the middle curve 21 in FIG. 11 shows the dependency of the degree of modulation on the SiN film thickness.
  • the middle curve 22 in FIG. 11 shows the dependency of the reflectance in the space portion on the SiN film thickness, and it can be seen that the optimum value is achieved. Even when the thickness of the organic dye film was changed from ⁇ 0 nm, the dependency of the thickness of the SiN film was also observed, and there were optimum values for each, and sufficient signal amplitude was obtained.
  • the middle curve 21 in FIG. 11 shows the dependency of the degree of modulation on the SiN film thickness.
  • the middle curve 22 in FIG. 11 shows the dependency of the reflectance in the space portion on the SiN film thickness, and it can be seen that the optimum value is achieved. Even when the thickness of the organic dye film was changed from ⁇ 0 nm, the dependency of the thickness of the SiN film was also observed, and there were optimum values for each, and sufficient signal amplitude was obtained.
  • ⁇ 0 nm the dependency of the thickness of the SiN film was also
  • the modulation degree is 0.6 or more. Therefore, the SiN film thickness is hardly formed, or formed around 100 nm. It can be seen that good confectionery can be obtained at a group depth of around 50 nm by coating.
  • the depth of the group in the third embodiment is less than 50 nm.
  • the tolerance in the case of deviation is considered.
  • the film configuration was basically the same as that of Example 3, except that the thickness of the SiN film was 100 nm and the thickness of the organic dye film in the group was 70 nm.
  • the depth of the group of substrates was changed.
  • the film thickness of the land is set so that the surface of the organic dye film is flat, and when the depth is 60 nm, the land is
  • the film thickness at the portion was 10 nm and the depth was 70 nm
  • the film thickness at the land portion was 20 nm, and a step was formed on the surface of the organic dye film.
  • the dependence of the amplitude of the reproduced signal on the group depth at this time is as shown in Fig. 12.
  • the peak value is shown at a group depth of 40 nm, but the characteristics are flat and the group depth is 50%.
  • Group depth dependence near nm is small.
  • the 13 curves are shown in curves 31 and 32, respectively. It can be seen that the modulation depth reaches a maximum at 60 nm, and conversely, the reflectance increases as the group becomes shallower.
  • the region where the modulation depth is 0.6 or more is strong because the group depth is in the range of 40 nm to 70 nm, and at 70 nm both the amplitude and the reflectance decrease. , 40 nm to 65 nm,
  • the organic dye film thickness, substrate shape, and mark shape were the same as in Example 3, but in this example, the organic dye film was an organic dye film having L-edge characteristics. It was composed of the triphenylamine derivative used.
  • FIG. 14 shows the dependence of the reproduced signal amplitude on the group depth in this case.
  • the amplitude becomes negative at the group depth of 50 nm and the largest amplitude is obtained at the depth of 100 nm.
  • FIG. 15 shows the dependency of the reproduced signal amplitude on the SIN thickness at a group depth of 50 nm, and the amplitude is negative.
  • this L-edge characteristic shows different properties from the case of the S-edge characteristic, and for the organic dye film with this L-edge characteristic, it is appropriate that the group depth is around 100 nm. I understand.
  • the curve 41 in FIG. 16 shows the modulation degree near the groove depth of 100 nm, and the curve 42 shows the reflectivity.
  • the degree of modulation can be increased as the groove becomes deeper and the organic dye film becomes thicker, but the tolerance for the group depth becomes smaller, and a good degree of modulation in the range of 75 nm to 115 nm is obtained. Is obtained. Outside this range, the signal amplitude suddenly becomes negative, as shown in FIG. 14, and the preferable range of the groove depth in this case is extremely remarkable.
  • the width and depth of the recess 2 that is, the groove width and the depth of the groove 2 have been mentioned in the DVR parameters by way of example.
  • the recess 2 will be described in detail. Consider the slope of the side wall of the group.
  • the side wall of the group has a group depth of 100 nm and a group width of about 0.15 / m, the inclination of the side wall cannot be ignored.
  • Example 5 This embodiment is an embodiment for examining the inclination of the side wall of the group of the substrate, that is, the side wall of the concave portion 2.
  • the organic dye material having the L-edge characteristic having the same film configuration as that of the embodiment 1 This is the case where the configuration is as follows.
  • the depth of the group of the substrates was set to 100 nm, where the effect of the inclination of the group side wall was remarkable.
  • the width of the group was set to 0.14 m, and the inclination of the side wall was changed at the center position of the side wall so as to maintain this width.
  • the thickness of the organic dye film was set at 100 nm in the group and 70 nm on the land so that the surface of the organic dye film on each flat surface of the substrate was almost flat. . Then, the film thickness of the organic dye film on the inclined side wall surface of the group was a film thickness obtained when the above-mentioned surface was flat.
  • the amplitude of the reproduced signal after recording on the organic dye film depends on the slope slope width d of the side wall surface of group 2 (the projection width of the bottom surface of the side wall 2a shown in Fig. 3 onto the extended horizontal plane).
  • Figure 17 shows the characteristics. According to Fig. 17, the amplitude simply decreases due to the inclination o
  • the curves 51 and 52 in FIG. 18 show the dependence of the degree of modulation and the reflectance on the slope slope width d, respectively.
  • the modulation factor is maintained within a certain range because the reflection rate decreases simultaneously with the amplitude as the slope slope width d increases.
  • d 50 nm or more
  • the reflectivity becomes 15% or less and the reflectivity becomes too low.
  • tan 0 1
  • the reflectivity drops below 10%.
  • T an ⁇ 2 is practically preferable.
  • the curves 61 and 62 in FIG. 20 show the dependence of the modulation factor and the reflectivity on the group width, respectively, and the reflectivity only increases gradually. Therefore, it was found that when the side wall is basically inclined, the signal level is reduced simply by reducing the amount of reflected light.
  • the amplitude has already decreased at the groove width of 200 nm in FIG. 19, and even when the side wall has a slope, the specific group width according to the present invention described in FIG. It was found that it did not hinder the validity.
  • Example 5 the case where the organic dye film having the L-edge characteristic is used, the same applies to the case where the organic dye film having the S-edge characteristic is used.
  • the recording film has a single-layer organic dye film configuration, but may have a multilayer structure.
  • the fine unevenness and the recording film are formed on one main surface of the substrate 1, the two substrates having the fine unevenness and the recording film formed on both surfaces of the substrate 1 or one main surface are joined.
  • the write-once optical recording medium according to the present invention has a light source wavelength in the range of 380 nm to 450 nm, that is, reproduction by a laser in a so-called blue-violet region, or a recording / reproduction mode.
  • a light source wavelength in the range of 380 nm to 450 nm, that is, reproduction by a laser in a so-called blue-violet region, or a recording / reproduction mode.
  • the optical constant of the organic dye film for example, the refractive index before recording is 1.4 or less when a blue-violet laser is used, regardless of the NA of the lens.
  • -Excellent reproduction output characteristics can be obtained by setting the depth to around 50 nm or 10 O nm in the edge characteristics or L-edge characteristics with a refractive index of 1.6 or more before recording, respectively. It is something that can be done.
  • the focus servo signal and the tracking sensor can be obtained.
  • the one-point signal can be reliably extracted, and the additional recording or reproduction of the optical recording medium can be reliably and satisfactorily performed.
  • the width, depth, and inclination of the side wall of the concave and convex portions on the substrate can be specified.
  • a write-once optical recording medium having excellent reproduction output characteristics could be surely constituted.
  • this write-once optical recording medium can be manufactured inexpensively and mass-produced, and has a great industrial effect.

Landscapes

  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Description

明 細 書
光記録媒体 技術分野
本発明は、 光記録媒体、 特に波長スが 3 8 0 n m〜 4 5 0 n m の範囲の照射光が用いられて記録部の再生がなされ、 その記録膜 と して有機色素材料を用いたすぐれた再生出力特性を有する位相 変調型の光記録媒体に係わる。 背景技術
追記型光ディ スク用記録材料と しては、 現在、 機能性有機色素 材料が広く用いられており、 特に追記型コンパク トディ スク （C D— R ) と して安価に大量に生産されている。
また、 D V D (Digital Versati le Disc)の光学系でも、 追記型 の D V D— Rと して追記型の規格がまとめられ、 発売されるに至 つている。
更に、 高記録容量化、 すなわち高記記録密度化を図った、 いわ ゆる次世代光記録媒体と現在呼称されている光ディ スグとして、 記録面上に形成された光透過性保護膜側から、 記録面に対して、 青紫色光による短波長の照射光を、 開口数 N . A . が 0 . 8 5の 対物レンズを通じて照射する こ との規格化が検討されている。
ところで、 このような高 N . A . 化と、 再生照射光の短波長化 とがなされ、 光透過性保護膜側から、 記録面に対する再生照射光 がなされる光記録媒体 （以下この光記録媒体を便宜的に D V Rと 呼称する） においても、 いわゆるアーカイブ記録を目的とする、 すなわち 1 回の追記記録を行う ことができ、 かつその記録が消去 されずに長年に渡って安定に保持することのできる追記型の光記 録媒体 （ D V R ) の必要性が高まっている。 このような規格化の検討がなされている光記録媒体 （D V R) は、 その記録膜が相変化材料をベースとしているものであるが、 この光記録媒体において追記型構成とする場合においても、 その 記録膜は、 C D— Rにおけるような、 有機色素材料を用いること 力 、 製造の簡易化、 コス トの低廉化において望ま しい。
しかしながら、 上述した短波長、 高 N. A. による追記型光記 録媒体 （D V R) において、 従来の追記型の C D— Rや、 D V D — Rにおける知見を適用することには問題がある。
すなわち、 高記録密度化、 すなわち高解像度化を図ることから から、 波長 3 8 0 n m〜 4 5 0 n m、 例えば 4 0 5 ± 5 n mとい う短波長の青紫色光源を適用する光記録媒体において、 その記録 膜を、 有機色素材料によって構成とする場合、 その記録膜を構成 する有機色素材料の特性が、 C D— Rや、 D V D— Rと相違し、 光学特性、 光学条件が相違するものであり、 通常の、 C D - Rや 、 D V D— Rにおける知見を適用することに問題がある。
例えば照射光の波長の相違を勘案して、 光記録媒体の基板に形 成する例えば トラ ッキング用グループ等の凹部の深さを、 変更す るという対応では、 すぐれた再生特性を得る最適化を行うことが できない。
また、 上述した光記録媒体 （D V R) において、 卜ラ ック ピッ チは、 従来の光記録媒体におけるそれに比して格段に小さい。 例 えば C Dにおける 卜ラ ック ピッチは、 1. 6 mであるに比し、 例えば 0. 3 ^ m程度である。 この場合、 問題となってく るのが 、 ディ スク基板に形成される トラツキング用グループの側壁の傾 きである。
通常の C D等におけるグループあるいはピッ ト等の微細凹凸の 形成は、 ディ スク基板の作製において、 グループに対応する微細 凹凸パターンを有するスタ ンパを用いた射出成形、 2 P法 （Phot opolymerizat ion 法） 等によつて形成するものである。
このスタ ンパの作製は、 原盤作製すなわちフォ 卜 レジス トを用 いたマスタ リ ングによるものであるが、 このマスタ リ ングにおけ るフォ ト レジス 卜に対するパターン露光は、 通常青色光、 紫外光 を用いるが、 上述した D V Rにおけるように、 狭小な トラ ック ピ ツチにおいては、 上述した光によるパターン露光では、 グループ の側壁面がゆるやかな傾斜面になってしまう。
そこで、 フォ ト レジス トに対するパターン露光を、 電子線描画 によって行う とか、 光学系において、 集光レンズを露光面に近接 配置する、 いわゆる二ァフィ ールド構成とすることによってスポ ッ 卜系の縮小化を図るなど、 グループの側壁面を急峻化する方法 などの改善化が図れているが、 グルーブの側壁の最適化について の究明も不十分で、 未だ十分な再生出力の改善が図られていない
発明の開示
本発明においては、 上述した追記型の現在においていわゆる次 世代光記録媒体とされている再生照射光の短波長化がなされ、 光 透過性保護膜側から、 記録面に対する再生照射光がなされる光記 録媒体にあって、 高い再生出力を得ることができ、 すぐれた再生 特性を有する光記録媒体を提供するものである。
すなわち、 本発明による光記録媒体は、 開口数 N . A . が、 0 . 8 5 ± 0 . 0 5 の範囲とされた光学系を通じて波長； Iが 3 8 0 n m ~ 4 5 0 n mの範囲の光の照射により記録部の再生がなされ る位相変調型の光記録媒体であって、 凹部が形成された基板上に 、 少なく とも 1層以上の記録膜と、 1層以上の金属膜とが形成さ れた構成を有する。 その記録膜の 1層以上は、 レーザ光を吸収し て分解し、 屈折率変化する有機物質を含んで成る構成とする。 更に、 この構成で、 特に基板の凹部の幅を、 0 . 1 0 以上 0 . 2 1 // m以下とするものである。
また、 この構成で、 基板の凹部上に、 金属膜の成膜がなされた 構成にあって、 この金属膜の表面で形成される凹部の幅を、 0 . 1 0 m以上 0 . 1 5 /z m以下とする。
また、 本発明による光記録媒体は、 波長スが 3 8 0 n m ~ 4 5 0 n mの範囲の光の照射により記録部の再生がなされる位相変調 型の光記録媒体であって、 その凹部が形成された基板上に、 少な く とも 1層以上の記録膜と、 1層以上の金属膜とを有して成り、 その記録膜の 1層以上が、 レーザ光を吸収して分解し、 屈折率変 化する有機物質を含んだ構成を有する。 そして、 この基板の凹部 の深さを、 4 0 n m以上 6 5 n m以下とするものであり、 記録膜 における屈折率変化する有機物質は、 その記録前の屈折率が 1 . 4以下の特性を有する有機物質とする。
また、 本発明による光記録媒体は、 波長スが 3 8 0 n m〜 4 5
0 n mの範囲の照射光が用いられて記録部の再生がなされる位相 変調型の光記録媒体であって、 その凹部が形成された基板上に、 少なく とも 1層以上の記録膜と、 1層以上の金属膜とを有して成 り、 記録膜の 1層以上が、 レーザ光を吸収して分解し、 屈折率変 化する有機物質を含んだ構成を有する。 そして、 この基板の凹部 の深さを、 7 5 n m以上 1 1 5 n m以下とするものであり、 記録 膜と して用いられる屈折率変化する有機物質は、 その記録前の屈 折率が 1 . 6以上の特性を有する有機物質とする。
また、 上述した各本発明による光記録媒体は、 その基板の凹部 の側壁の傾き t a n を 2 (但し、 は側壁面と凹部底面とのな す角） 以上とする。
上述した各本発明による光記録媒体は、 高記録密度化された位 相変調方式による再生がなされる光記録媒体にあつて後述すると ころから明らかなように、 最適な信号出力を得ることができる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明による光記録媒体の基本構造を示す断面図であ り、 図 2 は、 本発明による光記録媒体の模式的平面図であり、 図 3 は、 本発明による光記録媒体の凹部の側壁の傾斜の説明図であ り、 図 4 Aおよび図 4 Bは、 本発明の説明に供する記録前および 記録後の光学特性の変化を示す特性図であり、 図 5 Aおよび図 5 Bは、 本発明の説明に供する記録前および記録後の光学特性の変 化を示す特性図であり、 図 6 は、 本発明による光記録媒体の再生 信号波形を示す図であり、 図 7 は、 グループ長方向に関する再生 信号レベルを示す図であり、 図 8は、 再生信号振幅のグループ幅 依存性を示す図であり、 図 9 は、 グループ幅を大と したときのグ ループ長方向に関する再生信号レベルを示す図であり、 図 1 0 は 、 光記録媒体の再生信号振幅のグループ深さ依存性を示す図であ り、 図 1 1 は、 本発明の説明に供する光記録媒体の S i N膜厚と 変調度および反射率の関係を示す図であり、 図 1 2 は、 本発明の 説明に供する再生信号振幅のグループ深さ依存性を示す図であり 、 図 1 3は、 本発明の説明に供する光記録媒体のグループ深さと 変調度および反射率の関係を示す図であり、 図 1 4 は、 本発明の 説明に供する再生信号振幅のグループ深さ依存性を示す図であり 、 図 1 5 は、 本発明の説明に供する光記録媒体の S i N膜厚と変 調度および反射率の関係を示す図であり、 図 1 6 は、 本発明の説 明に供する光記録媒体のグループ深さと変調度および反射率の関 係を示す図であり、 図 1 7 は、 本発明の説明に供する再生信号振 幅のスロープ傾き幅依存性を示す図であり、 図 1 8 は、 本発明の 説明に供する変調度および反射率のスロープ傾き幅依存性を示す 図であり、 図 1 9 は、 本発明の説明に供する再生信号振幅のグル ―ブ幅依存性を示す図であり、 図 2 0 は本発明の説明に供する光 記録媒体のグループ幅と変調度および反射率の関係を示す図であ
発明を実施するための最良の形態
本発明による追記型の光記録媒体の実施形態は、 追記型の光デ イ スクであり、 対物レンズの開口数 N . A · 力く 0 . 8 5 ± 0 . 0 5、 波長スが 3 8 0 n m〜 4 5 O n m (以下この N . A . および スを D V Rパラメ 一夕と呼称する） の青紫色領域のレーザによる 再生態様、 ないしは再生および記録態様を採る。
しかしながら、 本発明は、 光ディ スクに限定されるものではな く、 使用態様に応じて、 例えばカー ド等の形態を採ることができ る。 本発明による光記録媒体、 例えば光ディ スクの記録膜は、 その 少なく とも 1層が、 例えば上述した波長による光照射記録によつ て屈折率変化する有機物質、 具体的には有機色素材料による構成 とする。
図 1 は、 本発明による光記録媒体 1 0例えば光ディ スクの基本 構成の概略断面図を示し、 図 2 は記録マーク Mが形成された状態 を模式的に示す要部の平面図である。
この光記録媒体 1 0 は、 少なく とも 1主面に、 凹部 2例えば卜 ラ ッキング用の連続的グループあるいは断続的グループ等による 凹部 2が形成された基板 1上に、 金属膜 3、 記録膜 4、 誘電体膜 5が形成され、 この上に例えば厚さ 0 . 1 m mを有する光透過性 樹脂膜がスピンコー トによつて成膜された光透過性保護膜 6が被 着形成される。
記録膜 4の有機色素膜は、 例えばスピンコー トによつて形成さ れる。
この有機色素膜の色素は、 図 4 Aおよび図 4 Bで記録前および 記録後における、 光学定数 （屈折率 n、 吸収率 k ) のスぺク トル 図を示すように、 記録前の屈折率が記録後の屈折率より高い値を 示す特性 （以下 L —edge特性という） 、 あるいは図 5 Aおよび図
5 Bで記録前および記録後における、 光学定数のスぺク トル図を 示すように、 記録前の屈折率が記録後の屈折率より高い値を示す 特性 （以下 S —edge特性という） の有機色素が用いられる。
有機色素膜は、 波長 4 0 0 n m近辺で吸収スぺク トルが存在し ない場合には、 図 4 Bあるいは図 5 Bに光学定数のスぺク トル図 を示すように、 屈折率 nが 1 . 5、 吸収係数 kが 0に近い値とな る。 そして、 再生信号を得るためには、 記録前すなわち有機色素 の熱分解前と、 記録後すなわち熱分解後の屈折率 nが、 変化する ことが必要であり、 この記録前と記録後の屈折率差 Δ nは、 0 . 1以上であることが好ま しい。
例えば図 4 Aで示す、 記録前の屈折率が、 1 . 5より高い値、 具体的には 1 . 6以上を示す状態から、 熱分解後すなわち記録後 に図 4 Bに示すように、 1 . 5に近い値に低下する特性を有する L - edge特性を有する有機色素材料によって有機色素膜を構成す る。
あるいは図 5 Aで示す、 記録前の屈折率が、 1 . 5より低い値 、 具体的には 1 . 4以下を示す状態から、 記録後において図 5 B に示すように、 高い値を示す S - edge特性を有する有機色素材料 によって構成することができる。
本発明による光記録媒体 1 0 において、 基板の凹部 2すなわち グループ 2 は、 基板 1側に窪む形状とされ、 これらグループ間を ラ ン ド部 7 と呼称するものとする。
本発明による光記録媒体においては、 記録膜 4の有機色素膜は 、 スピンコ一 卜による塗布量、 回転数、 温度、 湿度を選定するこ とによって、 凹部 2 内すなわちグループ内の膜厚を大に、 ラン ド 部 7上における膜厚は、 肉薄に形成される。
そして、 この凹部 2内すなわちグループ内を記録部とする。 す なわちこの凹部 2内に、 記録マーク Mを形成する。
このように、 記録部をグループ内とすることによって、 記録ト ラ ック間のクロスライ 卜 （cross wri te)の低減化が図られる。
これは、 有機色素膜の記録は、 光学定数 （ n， k ) の変化から 生じる光路長の変化を信号と して記録するものであり、 その膜厚 が薄いと、 変調度が低下することから、 凹部 2内を記録部とする とき、 肉薄のラン ド部においては、 その変調度が低いことから、 検出信号に殆ど寄与しないことによる。 - 本発明による光記録媒体 1 0 の実施形態例においては、 前述し た D V Rパラメ一夕による光学系が適用されるものであり、 その 光透過性保護膜 6側から、 レーザ光 9を、 対物レンズ 1 1 によつ て集光照射される。
記録膜 4 は、 少なく とも 1層以上の構成膜より成り、 その少な く とも 1層以上が上述したレーザ光を吸収して分解し、 上述した L - edge特性あるいは S - edge特性をもつて屈折率変化する有機 物質膜、 具体的には有機色素膜より成り、 凹部 2、 すなわちグル —ブ内において、 この屈折率変化によつて記録マーク Mの書き込 みがなされる。
凹部 2を有する基板 1 の形成は、 凹部 2のパターンに対応する 凸部、 すなわち凹部 2のパターンに対して反転パターンを有する スタ ンパが用意され、 このスタ ンパがキヤ ビティ 内に配置された 金型を用いた射出成形によつて構成された例えばポリ力一ボネ一 ト （ P C ) 樹脂等によって形成される。
あるいは 2 P法によって凹部 2を有する基板 1を作製すること ができる。
すなわち、 この場合は、 平坦面を有する基板上に紫外線硬化樹 脂をスピンコ一 卜等によって塗布し、 この樹脂層に上述したスタ ンパを押圧することによって凹部 2を形成し、 紫外線照射によつ て硬化して所要のパターンの凹部 2を有する基板 1 を形成する。 上述の構成において、 凹部 2 の平均幅 WG (= (底部側の幅 W 1 +開口側の幅 W2 ) / 2 ： 以下同様） を、 0. 1 0 m〜 0. 2 1 /z mに選定する （図 3参照） 。
あるいは、 基板 1上に、 成膜される金属膜表面で形成される凹 部 2 の幅 WG を、 0. 1 0 / m〜 0. 1 5 mに選定する。
凹部 2 の深さ Dは、 その記録膜の有機色素膜が、 記録前の屈折 率 1. 4以下の S —edge特性を有する構成にあっては、 4 0 n m 〜 6 5 n mとす 。
あるいは凹部 2の深さ Dは、 その記録膜の有機色素膜が、 記録 前の屈折率を 1. 6以上の L edge特性を有する構成にあっては 、 7 5 n m〜 1 1 5 n mとする。
更に、 図 3 に示すように、 凹部 2 の側壁 2 aの傾きは、 この側 壁 2 a と凹部 2の底面のなす角を 6> とするとき、 t a n ≥ 2 と する。
また、 ク ロスライ 卜を低減するには、 凹部 2の幅 WG すなわち グループ幅が狭いことが望ま しい。 これは、 グループ幅が狭い場 合、 一定の トラ ック ピッチ下にあっては、 照射光スポッ トの光分 布の光量が小さい部分が、 隣接するグループに差しかかる部分が 少なく なることよって実質的にクロスライ 卜の低減化を図ること ができる こ とによる。
因みに、 このク ロスライ 卜の低減化は、 位相変調方式による有 機色素膜を記録膜とする構成による場合についての特徴であり、 相変化材料を記録膜と し、 記録部の反射率変化を直接読み出す反 射率変調方式による光記録媒体の場合とは相違する。
次に、 本発明による光記録媒体の実施例を説明する。
〔実施例 1〕
この実施例においては、 凹部 2が、 卜ラッキング案内溝となる グループであり、 このグループはその深さが 1 0 0 n m、 グル一 ブ幅力く 0 . 1 2 m、 間隔 0 . 6 β m. グループ側壁の傾きが、 図 3において t a η θ = 2 に形成した場合である。
そして、 この実施例においては、 この凹部 2すなわちグループ がー主面に形成されたポリカーボネー ト （ P C ) 樹脂による基板
1 を用い、 このグループが形成された面に、 厚さ 2 0 n mの A g をスパッ夕によって成膜した金属膜 3を形成し、 この上に、 有機 色素膜による記録膜 4、 厚さ 1 0 n mの S i Nによる誘電体膜 5 、 光透過性保護膜 6が被着形成され位相変調方式による光ディ ス クを作製した。
有機色素膜は、 スピンコー トによって成膜した。 この場合、 そ の厚さは、 グループ内で 1 7 0 n m、 ラン ド部上において 7 O n mと した。
また、 この実施例においては、 有機色素膜が、 上述した L — ed ge特性を有し、 光学定数が、 波長 4 0 5 n mで記録前において （ n , k ) = ( 2 . 0 , 0 . 0 5 ) 、 記録後に （n， k ) = ( 1 . 5， 0 ) に変化する有機色素材料の ト リ フ ニルァ ミ ン誘導体を 用いた。
因みに、 この膜構成では、 位相変調が起きやすいように、 記録 前と記録後の反射率が高いままの状態であるように膜設計がなさ れたものである。 すなわち、 グループ内における記録前の反射率 は 2 6 %であり、 記録後の反射率は 3 2 %である。 また、 ラ ン ド 部における反射率は 3 2 %となった。 この光記録媒体に対し、 そのグループ内に、 0 . 6 9 μ πιマー ク と 0 . 6 9 mスペースの繰り返しによる記録マーク Mを記録 した。 この場合、 図 2 に模式的に示すように、 マーク幅はグルー ブ幅のほぼ全域に渡つて形成される。
この実施例 1 による光記録媒体の記録マーク Mによる再生波形
、 すなわち戻り光量の波形を、 図 6 に示す。
更に、 この実施例 1 を、 これに対応するパラメ ータに選定して 計算機によるシ ミ ュ レーシ ョ ンによって、 更に考察した。 この場 合の計算方法は、 いわゆるフラウンホ一フ ァ一回折理論を用いた 。 この計算結果は、 実験結果ときわめて良く一致した。 また、 グ ループ形状の微妙な変化にも対応できるように、 計算パラメ一夕 が高分解になるようにしてあり、 デイ スク上の解像度は 1 0 n m と した。 これにより、 忠実に実験結果と、 計算結果が一致するよ うにした。
また、 計算に用いた具体的パラメ一夕は、 光源と しての半導体 レーザの広がり角を 4 0 ° および 2 0 ° と し、 2倍のアナモプリ ズムをコ リ メ 一夕 レンズの後段に配置して、 全方向 4 0 ° の広が り角と等価になるように設定した。 コ リ メ 一夕 レンズは、 焦点距 離が 1 0 m mと した。 対物レンズは、 半径 （開口半径） が 1 . 3 m m、 開口数 N . A . が 0 . 8 5 と した。 開口面上での分布をフ
— リ エ変換し、 レンズの N . A . および波長によって規格化され たディ スク上に投影し、 溝形状、 膜構成を考慮して与えられる複 素反射率を上述した 1 0 n mの解像度で、 入射光量と掛け合わせ 、 逆フー リ エ変換することによって、 対物レンズの開口に戻る光 量を得た。 そして、 この対物レンズの開口に戻る光量が、 全て信 号検出用のディ テクタ上に戻ると して検出信号を算出した。
そして、 0 . 6 9 yu mマーク と 0 . 6 9 mスペースの繰り返 しによる搬送波をモニタ一して、 振幅、 変調度をみた。 このグループ 2 内に記録されたマーク Mの形状は、 図 2 に模式 的に示されたよ うないわゆるスタジアム形と し、 マーク幅は 0 . 1 2 mと した。 また、 実施例 1 と同様に、 グループ深さ 1 0 0 n m、 グループ幅 0 . 1 2 m、 グループ間隔 0 . 6 mと した 。 また、 実施例 1 と対応する側壁スロープ傾き幅 d (図 3 に示す 側壁 2 aのグループ底面の延長水平面への投影幅 d ) を 4 0 n m と した。
このパラメータの選定においての計算結果を、 図 7 に示す。 図 6 に示した実施例 1 の波形は、 この図 7 に良く対応していること がわかる。
〔実施例 2 〕
実施例 1 における光記録媒体において、 そのグループ幅を変え て、 それぞれの再生信号振幅すなわち戻り光量を測定した結果を 図 8 に示す。 これより明らかなように、 グループ幅を或る程度以 上大き く すると、 信号振幅が低下することが分かる。 これは、 マ
—ク幅に比し、 グルーブ幅が大となると、 再生光スポッ 卜がマ一 クの中心に来たとき、 マークの幅が、 再生光のスポッ 卜内に占め る割合が大き く なり、 ラ ン ド部との干渉が少なく なって反射率が 高く なるためである。
すなわち、 グループ幅を大なる 0 . 2 8 mと したときのグル
-ブ長方向に係わる再生信号レベルを図 9 に示す。 これによれば 、 マークの中心付近で反射率が上昇していることが分かる。
図 8 によれば、 グループ幅力く 0 . 1 m〜 0 . 1 5 mの間で 最良の結果が得られるこ とが分かる。 このグループ幅は、 金属膜 3 の表面で測定したものであり、 この金属膜 3をスパックによつ て成膜した場合、 この例では、 最大 2 O n mの膜厚をもって基板 の凹部 2 のグループ側面にも金属膜 3が成膜される。 したがつて 、 金属膜 3が 3 0 n mの厚さで成膜された場合、 この金属膜表面 でのグループ幅が、 0. 1 5 mにおいては、 基板の凹部 2のグ ルーブ幅は、 0. 2 1 mとなる。
しかしながら、 3 0 n m以上の厚さの金属膜 3の成膜は、 基板 の凹部 2 によるグループにおいて均一な成膜がなされなく なり、 ノイズの上昇を来すこ とから、 金属膜 3 の厚さは 3 0 n mが上限 とされ、 基板のグルーブ幅、 すなわち基板の凹部 2 の幅は 0. 2 1 mを上限とする。
つま り、 基板の凹部 2 力く、 0. 2 1 〃 mのグループ幅であれば 、 この上に金属膜を成膜する こ とで良好な結果が得られる。
また、 金属膜 3 を、 方向性スパッ夕によって成膜する場合は、 グループの垂直側面に金属膜が被着されないようになされた構成 とするこ とができ、 この場合においては、 0. 1 0 mのグルー ブ幅でも良好な結果を得るこ とができる。
上述したこ とから、 基板の凹部 2 は、 その上に成膜する金属膜 3 による ト レラ ンスを考慮して 0. 1 0 ^ m〜 0. 2 1 mの範 囲であれば、 高い変調度を有する光記録媒体を構成することがで き、 また金属膜成膜状態での表面の凹部の幅が、 0. 1 0 ^ m〜 0. 1 5 mで良好な結果が得られる。
次に、 基板の凹部 2 による基板のグループの深さについて実施 例 3 を挙げて説明する。 このグループの深さは、 対物レンズの N
. A. には依存しないものである。
〔実施例 3〕
この実施例 3 においても、 実施例 1 と同様に、 凹部 2 と してグ ループが形成され、 その側壁がほぼ垂直側面形状とされたポリ 力 ーボネー ト （ P C ) 樹脂による基板 1 を用い、 このグループが形 成された面に、 厚さ 2 O n mの A gをスパッ夕 して金属膜 3を形 成し、 この上に、 有機色素膜による記録膜 4、 厚さ 1 0 n mの S i Nによる誘電体膜 5、 光透過性保護膜 6が被着形成され位相変 調方式による光ディ スクを作製した。
基板の凹部 2 のグループ幅については、 前述した通りの効果が 得られる こ とから、 この実施例においては、 この凹部 2 の幅すな わちグループ幅を 0. 1 4 mと した。 また、 ラ ン ド幅もグルー ブ幅と同一幅と した。 対物レ ンズは、 N. A. = 0. 8 5 と した o
そ して、 この実施例においては、 基板の凹部 2 による基板のグ ループの深さを変化させた各光ディ スクを作製した。
有機色素膜は、 スピンコー トによって成膜して、 グループ内を 埋込んで表面が平坦となる厚さに、 かつラ ン ド 7 とグループ 2 と における有機色素膜の厚さの平均値が、 1 2 0 n mとなるように 成膜した。
すなわち、 例えばグループの深さが 4 0 n mの場合、 グル一ブ 部分における有機色素膜の厚さは 1 4 0 n mと し、 ラ ン ド部分に おける有機色素膜の厚さは 1 O O n mとする。
また、 この有機色素膜は、 S -edge特性を示す有機色素材料に よって構成した場合で、 4 0 5 n mで、 光学定数が、 記録前にお いて （ n， k ) = ( 1. 2， 0. 0 5 ) 、 記録後に （ n， k ) = ( 1 . 5， 0 ) に変化する有機色素材料を用いた。 この有機色素 材料は、 シァニン k色素の 1 —プチル— 2 — 〔 5 （― 1 —プチ ル一 3. 3 — ジメ チルベンズ 〔 e〕 イ ン ド リ ン一 2 —イ リ デン） — 1 . 3 —ペン夕 ジェニル〕 一 3 , 3 — ジメ チルー 1 H—べンズ 〔 e〕 イ ン ドリ ウム過塩素酸によって構成した。
この実施例 3 においては、 記録マーク長は、 0. 6 9 mと し 、 この場合においても、 その幅は、 グループの全幅に渡って記録 される ものと した。
この場合において、 グループの深さを変化させた各光ディ スク について、 再生信号振幅の変化を図 1 0 に示した。 この S - edge 特性による場合、 グループの深さが 1 0 0 n m近辺でその振幅が 負になっている。 すなわち、 この場合は、 記録前の検出光量が低 く 、 グルーブによつて トラ ツキングサ一ボ信号が取り出せないこ とになり、 記録、 再生において問題となる。
位相変調用の膜構成では、 有機色素膜の膜厚や、 S i N膜の膜 厚を変えてもグループ深さが 1 0 0 n m近辺で再生信号の振幅は 負を示し、 5 O n mの深さでは正となった。
すなわち、 この S— edge特性の有機色素膜によるときは、 基板 のグループの深さは 5 0 n m程度が適している。 しかしながら、 図 1 0 によれば、 この 5 0 n mのグループの深さ とするとき十分 な信号振幅が得られない。
そこで、 グループの深さは 5 0 n mに設定して、 膜構成の選定 によって信号振幅を高める。 すなわち、 グループ内における有機 色素膜の膜厚を 7 O n m、 ラ ン ド部の膜厚を 2 O n mと して、 S i N誘電体層 5 の膜厚を変化させ、 このときの変調度 （信号振幅
//マーク間のスペース部における出力） を測定した。 図 1 1中曲 線 2 1 は、 この変調度の S i N膜厚依存性を示す。 また、 図 1 1 中曲線 2 2 は、 スペース部における反射率の S i N膜厚依存性を 示したものであり、 最適値化が図られることが分かる。 尚、 有機 色素膜の膜厚を Ί 0 n mから変化させても同様に S i N膜の膜厚 依存性がみられる ものであり、 最適値がそれぞれに存在し、 十分 な信号振幅が得られた。
そして、 実際の光記録媒体、 例えば光ディ スクにおいては、 変 調度が 0 . 6以上であるこ とが望まれることから、 S i N膜厚は 、 殆ど形成しないか、 あるいは 1 0 0 n m前後成膜するこ とによ つてグループの深さは 5 0 n m近辺で良好な結菓が得られること が分かる。
そして、 この実施例 3 におけるグループの深さが 5 0 n mより ずれた場合の ト レラ ンスについて考察した。
膜構成は、 基本的には実施例 3 と同様の構成と したが、 S i N 膜の厚さを 1 0 0 n mと し、 グループ内の有機色素膜の膜厚を 7 0 n mと した。
そ して、 基板のグループの深さを変化させた。 このとき、 この 深さが 2 0 n mから 5 0 n mまでは、 有機色素膜の表面が平坦に なるようにラ ン ド部の膜厚を設定し、 深さが 6 0 n mでは、 ラ ン ド部での膜厚が 1 0 n m、 深さが 7 0 n mでは、 ラ ン ド部での膜 厚が 2 0 n mと し、 有機色素膜の表面には段差が生じるようにし た。
このと きの再生信号振幅のグループ深さの依存性は、 図 1 2 に 示すようになり、 グループ深さが 4 0 n mでピーク値を示すが、 平坦な特性を示し、 グループ深さ 5 0 n mの近辺でのグループ深 さ依存性は小さい。
また、 変調度と反射率のグループ深さのそれぞれ依存性を、 図
1 3 ·の曲線 3 1 および 3 2 にそれぞれ示す。 変調度は、 6 0 n m で最大値となり、 逆に反射率はグループが浅いほど高く なること が分かる。 そ して、 変調度が 0 . 6以上である領域は、 グループ 深さが 4 0 n m〜 7 0 n mの範囲である力く、 7 0 n mでは振幅お よび反射率共に低下していることから、 4 0 n m〜 6 5 n mが、
S - edge特性の有機色素膜における基板と して適切となる。
尚、 S i N膜の膜厚を 0 とするとか、 有機色素膜の膜厚を変化 させた場合においても、 ほぼ同様の結果が得られた。
〔実施例 4〕
この実施例においては、 実施例 3 と同様の有機色素膜厚、 基板 形状、 マーク形状と したが、 この実施例においては、 有機色素膜 を L 一 edge特性による有機色素膜の、 実施例 1で用いた 卜 リ フェ ニルア ミ ン誘導体によつて構成した。 図 1 4 は、 この場合の、 再生信号振幅のグループ深さ依存性を 示す。
この場合、 S - edge特性による有機色素膜による場合とは逆に 、 グループ深さ 5 0 n mで負の振幅となり、 1 0 0 n mの深さで 、 最も大きな振幅が得られることが分かる。
そ して、 有機色素膜の厚さ、 S i N膜の厚さを変化させても 5 0 n m程度の深さでは良好な結果が得られなかつた。 図 1 5 は、 グループ深さ 5 0 n mにおいて、 再生信号振幅の S i N厚さ依存 性を示すもので、 その振幅は負を示す。
すなわち、 この L - edge特性では、 S - edge特性の場合とは異 なる性状を示し、 この L —edge特性の有機色素膜では、 グループ の深さは 1 0 0 n m近辺が適していることが分かる。
図 1 6 の曲線 4 1 は、 グルーブ深さ 1 0 0 n m近辺での変調度 を、 曲線 4 2 は、 反射率を示したものである。
これより、 溝が深く有機色素膜が厚く なるに対応して変調度が 大き く とれるが、 グループ深さに対する ト レランスは小さ く なり 、 7 5 n m〜 1 1 5 n mの範囲で良好な変調度が得られる。 そ し て、 この範囲外で図 1 4 に示したように、 急激に信号振幅が負に なってしまい、 この場合の好適なグルーブの深さの範囲は極めて 顕著である。
以上においては、 D V Rパラメ 一夕において、 凹部 2 の幅およ び深さ、 すなわちグルーブ幅および深さについて実施例を挙げて 言及したものであるが、 次に、 この凹部 2 、 具体的にはグループ の側壁の傾きについて考察する。
実際には、 グループの側壁は、 グループ深さが 1 0 0 n mでグ ループの幅が 0 . 1 5 / m程度となると、 この側壁の傾きは無視 できない。
〔実施例 5〕 この実施例においては、 基板のグループすなわち凹部 2 の側壁 の傾きを考察するための実施例であって、 この実施例においては 実施例 1 と同様の膜構成による L - edge特性による有機色素材料 膜による構成と した場合である。
そして、 基板のグループの深さを、 グループ側壁の傾斜の効果 が顕著に生じる 1 0 0 n mと した。 グループの幅は、 前述した結 果を踏まえて 0 . 1 4 〃 mと し、 側壁の中心位置で、 この幅を保 つようにして側壁の傾きを変化させた。
また、 有機色素膜の厚さはグループ内で 1 Ί 0 n mとし、 ラ ン ド部上で 7 0 n mと して、 基板の各平坦面における有機色素膜表 面がほぼ平坦となるようにした。 そして、 グループの傾斜側壁面 での有機色素膜の膜厚は、 上述した表面が平坦と した場合に得ら れる膜厚と した。
この構成において、 有機色素膜への記録後の再生信号振幅の、 グループ 2 の側壁面のスロープ傾き幅 d (前述した図 3に示す側 壁 2 aのグループ底面の延長水平面への投影幅） 依存性を図 1 7 に示す。 この図 1 7によれば、 傾斜により単純に振幅が低下する o
また、 図 1 8中曲線 5 1および 5 2 に、 それぞれ変調度および 反射率のスロープ傾き幅 d依存性を示す。 図 1 7および図 1 8か ら分かるように、 スロープ傾き幅 dの增加と共に振幅と同時に反 射率が低下しているために、 変調度は或る範囲で保たれているも のの、 実際には、 dが 5 0 n m以上では反射率 1 5 %以下となつ て、 反射率が低く なり過ぎることから、 t a n 0 = 1 となる d = 1 0 0 n mでは 1 0 %を切つてしまい実用に供さないものであり
、 t a n ≥ 2が実用上で好ま しい。
因みに、 図 3で示すスロープ傾き幅 dを、 反射率が低く過ぎる d = 6 O n mに固定して、 グループ幅 （平均幅、 すなわち側壁中 , 、でのグルーブ幅） を変化させた場合においても、 その振幅は図
1 9 となり、 図 1 7の d = 6 0 n mの位置が、 図 1 9のグループ 幅 1 4 0 n mの位置に相当する。 これによると、 グループの側壁 面に傾斜がある場合は、 グルーブ幅をやや広めにするとやや振幅 の上昇は見られるものの、 この上昇分は、 おおよそ 1 0 %〜 2 0
%程度に過ぎず、 根本的改善にはならない。
また、 図 2 0の曲線 6 1および 6 2 は、 それぞれ変調度と反射 率のグループ幅依存性を示すものであり、 反射率も緩やかに上昇 するにとどまっている。 したがって、 基本的に側壁に傾きが有る 場合には、 単純に反射光量が低下することで、 信号レベルが低下 することが分かつた。
また、 図 1 9のグルーブ幅 2 0 0 n mでは既に振幅が低下して おり、 側壁に傾斜が存在する場合いおいても、 前述した図 8で説 明された本発明によるグループ幅の特定の妥当性を阻害するもの ではないことが分かった。
また、 これは前述した本発明による凹部 2の深さの特定に関し ても同様であり、 これら、 凹部 2の幅および深さは直接的に関わ りなく、 側壁の傾き t a n > ≥ 2によってすぐれた信号特性が得 られるものである。
また、 実施例 5においては、 L 一 edge特性による有機色素膜を 用いた場合であるが、 S - edge特性による有機色素膜を用いた場 合においても同様である。
上述した本発明による実施例においては、 記録膜が単層の有機 色素膜構成と した場合であるが、 多層構造とすることもできる。 また、 基板 1 の一主面に微細凹凸および記録膜を形成した場合で あるが、 基板 1 の両面、 もしく は一主面に微細凹凸および記録膜 を形成した 2枚の基板を接合する構成とすることもできるなど、 本発明構成において、 種々の変形変更を採り得るものであること はいうまでもない。
上述したように、 本発明による追記型光記録媒体は、 光源波長 ス力く 3 8 0 n mから 4 5 0 n mの範囲、 いわゆる青紫色領域のレ 一ザによる再生、 もしく は記録再生態様を採る場合、 更に、 D V Rパラメータにおいて、 位相変調方式による光記録媒体にあって
、 グループ幅の特定によってすぐれた再生信号出力を得ることが できるものである。
そして、 本発明においては、 凹部の深さについて、 レンズの N . A . にかかわらず、 青紫色レーザを用いる場合に有機色素膜の 光学定数、 例えば記録前の屈折率が 1 . 4以下の S - edge特性、 あるいは記録前の屈折率が 1 . 6以上の L— edge特性において、 それぞれその深さを 5 0 n m前後あるいは 1 0 O n m前後とする こ とによって、 すぐれた再生出力特性を得ることができるもので ある。
また、 記録前の戻り光が記録後より高い、 いわゆる High to Lo w 記録とすることにより記録前、 すなわち未記録部において十分 な光量を得ることができることから、 フ ォーカスサ一ボ信号、 卜 ラ ッキングサ一ボ信号を確実に取り出すことができ、 光記録媒体 の追記記録、 あるいは再生を確実に、 良好に行う ことができるも のである。
上述したように、 本発明によれば、 光透過性保護膜側から青紫 色光を照射する光記録媒体において、 基板上の微細凹凸の凹部の 幅、 および深さ、 側壁の傾きのそれぞれの特定によって、 有機色 素膜による記録膜構成において、 すぐれた再生出力特性を有する 追記型の光記録媒体を確実に構成することができた。
そして、 有機色素膜の記録膜構成とすることによって、 廉価に 、 量産的に、 この追記型光記録媒体を製造することができ、 工業 的に大きな効果を奏するものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 開口数 N. A. 力く、 0. 8 5 ± 0. 0 5の範囲とされた光学 系を通じて波長スが 3 8 0 n m〜 4 5 0 n mの範囲の光の照射 により記録部の再生がなされる位相変調型の光記録媒体であつ て、
凹部が形成された基板上に、 少なく とも 1層以上の記録膜と 、 1層以上の金属膜とを有して成り、
上記記録膜の 1層以上が、 レーザ光を吸収して分解し、 屈折 率変化する有機物質を含んで成り、
上記基板の凹部の幅が、 0. 1 0 // 111以上 0. 2 1 m以下 とされたことを特徴とする光記録媒体。
2 . 上記基板の凹部上に、 上記金属膜が成膜され、 該金属膜の表 面で形成される凹部の幅が、 0. 1 0 111以上 0. 1 5 m以 下であることを特徵とする請求の範囲第 1項に記載の光記録媒 体。
3. 波長スカ 3 8 0 n m~ 4 5 0 n mの範囲の光の照射により記 録部の再生がなされる位相変調型の光記録媒体であって、
凹部が形成された基板上に、 少なく とも 1層以上の記録膜と 、 1層以上の金属膜とを有して成り、
上記記録膜の 1層以上が、 レーザ光を吸収して分解し、 屈折 率変化する有機物質を含んで成り、
上記基板の凹部の深さ力 、 4 0 n m以上 6 5 n m以下であり 、 上記記録膜と して用いられる上記屈折率変化する有機物質の 記録前の屈折率が 1. 4以下であることを特徴とする光記録媒 体。
4. 波長スが 3 8 0 11 111〜 4 5 0 11 mの範囲の照射光が用いられ て記録部の再生がなされる位相変調型の光記録媒体であって、 凹部が形成された基板上に、 少なく とも 1層以上の記録膜と 、 1層以上の金属膜とを有し、
上記記録膜の 1層以上が、 レーザ光を吸収して分解し、 屈折 率変化する有機物質を含んで成り、
上記基板の凹部の深さが、 7 5 n m以上 1 1 5 n m以下であ り、 上記記録膜として用いられる上記屈折率変化する有機物質 の記録前の屈折率が 1 . 6以上であることを特徴とする光記録 媒体。
. 上記基板の凹部の側壁の傾き t a n Sが 2 (但し、 0は側壁 面と凹部底面とのなす角） 以上であることを特徴とする請求の 範囲第 1項、 第 2項、 第 3項または第 4項に記載の光記録媒体
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