JP2005071402A - 光情報記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存し得る光情報記録媒体を提供する。
【解決手段】Siを主成分とする第1の材料で形成された第1副記録膜4aと、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料で第1副記録膜4aの近傍に形成された第2副記録膜4bとを含んで構成された記録層4が基材2の上に形成されて、記録層4にレーザービームLを照射することによって記録データの記録(記録部Mの形成)および再生が可能に構成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】Siを主成分とする第1の材料で形成された第1副記録膜4aと、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料で第1副記録膜4aの近傍に形成された第2副記録膜4bとを含んで構成された記録層4が基材2の上に形成されて、記録層4にレーザービームLを照射することによって記録データの記録(記録部Mの形成)および再生が可能に構成されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材上に形成された記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成された光情報記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の光情報記録媒体として、有機色素系材料で形成された記録層を備えてレーザービームの照射に伴って記録層の光学特性が変化する追記型の光情報記録媒体が従来から知られている。一方、近年の光情報記録媒体には、大量の記録データを高速に(短時間で)記録再生可能であることが望まれている。したがって、この種の光情報記録媒体には、記録データの記録密度を高める必要が生じており、記録再生時に使用するレーザービームのビームスポット径が小径化される傾向がある。具体的には、その開口数(NA)が0.7以上(一例として、開口数(NA)が0.85程度)の対物レンズを備えて波長(λ)が450nm以下(一例として、波長(λ)が405nm程度)のレーザービームを射出可能なピックアップを使用して記録データの記録再生が行われる。しかし、有機色素系材料で記録層を形成した場合、波長405nm程度のレーザービームを使用して記録層の光学特性を変化させるのが困難となる。このため、有機色素系材料で形成した記録層を備えた光情報記録媒体には、大量の記録データを高速に記録再生可能とするための高密度記録が困難であるという課題が存在する。
【0003】
一方、レーザービーム(L)の照射に伴って結晶質化状態および非晶質化状態のいずれかに相変化して記録データを記録可能に形成された記録層(4)を備えて構成された光ディスク(1)が特開昭62−204442号公報に開示されている。この光ディスク(1)は、保護膜(3)、記録層(4)、保護膜(5)および保護膜(6)を基板(2)の上にこの順で積層して構成されている。この場合、保護膜(3,5)は、レーザービーム(L)の照射時(記録データの記録時)における記録層(4)の飛散および穴あき等を防止する層であって、SiO、SiO2またはSiN3等で記録層(4)を挟み込むようにして形成されている。また、記録層(4)は、互いに相違する材料で形成された記録膜(41,42)を積層して構成されている。具体的には、一例として、記録膜(41)は、SiまたはTe等で形成され、記録膜(42)は、Au、AgまたはGe等で形成されている。
【0004】
例えば、記録膜(41)がSiで形成され、かつ記録膜(42)がAuで形成されている場合、記録層(4)にレーザービーム(L)を照射した際に両記録膜(41,42)が混合してAuSiの単一層が形成される。この場合、レーザービーム(L)の照射パワーや照射時間に応じて記録層(4)が結晶質化状態および非晶質化状態のいずれかに相変化するように構成するためには、AuSiの単一層全体に占めるSiの割合が20at%〜30at%の範囲内となっている必要がある。したがって、この光ディスク(1)では、記録膜(41)の膜厚と記録膜(42)の膜厚との比を2:8〜3:7の範囲内に規定して両記録膜(41,42)を形成することにより、AuSiの単一層全体に占めるSiの割合が上記の範囲内となるように構成されている。保護膜(6)は、保護膜(3,5)や記録層(4)の傷付きを防止する層であって、保護膜(5)を覆うようにして紫外線硬化型樹脂等で薄膜状に形成されている。この光ディスク(1)は、有機色素系材料で形成された記録膜を有する光情報記録媒体とは異なり、比較的短い波長のレーザービーム(L)を使用した記録データの記録および再生が可能となっている。したがって、この光ディスク(1)では、ビームスポット径が小さいレーザービーム(L)を使用した高密度記録が可能となっている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭62−204442号公報(2−9頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の光ディスク(1)には、以下の問題点がある。すなわち、従来の光ディスク(1)では、レーザービーム(L)の照射パワーや照射時間を調節することで記録層(4)が結晶質化状態および非晶質化状態のいずれかに相変化することで光学特性が変化する。この場合、レーザービーム(L)の照射に伴って記録層(4)がAuSiの単一層に変化した(記録層(4)に記録データが記録された)光ディスク(1)では、長期に亘って放置された際に、再生信号に含まれるノイズレベルが徐々に高くなって再生信号のC/N比が低下する結果、記録データの正常な再生が困難な状態となる。このように、従来の光ディスク(1)には、ノイズレベルに関する経年劣化量(以下、「ノイズ劣化量」ともいう)が大きいため、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存するのが困難という問題点がある。
【0007】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存し得る光情報記録媒体を提供することを主目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る光情報記録媒体は、Siを主成分とする第1の材料で形成された第1の記録膜と、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料で前記第1の記録膜の近傍に形成された第2の記録膜とを含んで構成された記録層が基材の上に形成されて、当該記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成されている。なお、本発明における「主成分」とは、膜または層を形成するための材料を構成する複数の元素のうちの最も構成比率(at%:原子比)が大きい成分をいう。
【0009】
この場合、20at%以上50at%未満の範囲内でZnが添加されている第2の材料で前記第2の記録膜を形成するのが好ましい。
【0010】
また、30at%以上50at%未満の範囲内でZnが添加されている第2の材料で前記第2の記録膜を形成するのが好ましい。
【0011】
さらに、前記第1および第2の記録膜を互いに接するように形成して前記記録層を構成するのが好ましい。
【0012】
また、前記記録層を覆うようにして形成された保護層を備えて構成されているのが好ましい。
【0013】
さらに、前記レーザービームを透過可能に前記保護層を形成すると共に、前記第2の記録膜および前記第1の記録膜をこの順で前記基材の上に形成して前記記録層を構成して、前記保護層の側から前記記録層に前記レーザービームを照射することによって前記記録データの記録および再生を可能に構成するのが好ましい。
【0014】
また、前記記録層および前記保護層の間に形成された第1の誘電体層と、前記基材および前記記録層の間に形成された第2の誘電体層とを備えて構成するのが好ましい。
【0015】
また、前記基材および前記第2の誘電体層の間に形成された反射層を備えて構成するのが好ましい。
【0016】
さらに、前記レーザービームを透過可能に前記基材を形成すると共に、前記第1の記録膜および前記第2の記録膜をこの順で前記基材の上に形成して前記記録層を構成して、前記基材の側から前記記録層に前記レーザービームを照射することによって前記記録データの記録および再生を可能に構成するのが好ましい。
【0017】
また、前記基材および前記記録層の間に形成された第1の誘電体層と、前記記録層および前記保護層の間に形成された第2の誘電体層とを備えて構成するのが好ましい。
【0018】
さらに、前記第2の誘電体層および前記保護層の間に形成された反射層を備えて構成するのが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光情報記録媒体の好適な実施の形態について説明する。
【0020】
最初に、光情報記録媒体1の構成について、図面を参照して説明する。
【0021】
光情報記録媒体1は、外径が120mm程度で、厚みが1.2mm程度の円板状に形成された片面単層の追記型光ディスクであって、開口数(NA)が0.7以上(一例として、0.85程度)の対物レンズから射出される波長(λ)が380nm以上450nm以下(一例として、405nm)の範囲内の青紫色レーザービーム(以下、「レーザービーム」ともいう)Lを使用した記録データの記録および再生が可能に構成されている。具体的には、図1に示すように、光情報記録媒体1は、基材2の上に、反射層3、第2誘電体層5b、記録層4、第1誘電体層5aおよび光透過層6をこの順で積層して構成されている。また、光情報記録媒体1の中央部には、記録再生装置に装着(クランプ)するための装着用中心孔が形成されている。
【0022】
基材2は、射出成形法によって例えばポリカーボネート樹脂で厚み1.1mm程度の円板状に形成されている。この場合、2P法等の各種形成方法によって基材2を形成することもできる。また、基材2の一方の面(図1における上面)には、その中心部から外縁部にかけてグルーブおよびランドが螺旋状に形成されている。この場合、グルーブおよびランドは、記録層4に対して記録データを記録再生する際のガイドトラックとして機能する。したがって、正確なトラッキングを可能とするためには、一例として、その深さが10nm以上40nm以下の範囲内で、そのピッチが0.2μm以上0.4μm以下の範囲内となるようにランド間のグルーブを形成するのが好ましい。また、この光情報記録媒体1では、記録再生時にレーザービームLが光透過層6の側から照射される構成が採用されている。したがって、基材2が光透過性を有している必要がないため、基材2を形成する材料の選択枝が既存の一般的な光記情報録媒体(例えばCD−R)と比較して増えている。具体的には、基材2を形成する材料としては、上記のポリカーボネート樹脂に限定されず、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂およびウレタン樹脂などの各種樹脂材料や、ガラスおよびセラミックスなどの材料を採用することができる。ただし、成形が容易で比較的安価である点において、ポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂等の樹脂材料を採用するのが好ましい。
【0023】
反射層3は、記録データの再生時に光透過層6の側から照射されたレーザービームLを反射するための層であって、Mg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Ag、Pt、Auなどの金属材料や、これらを含む合金(一例として、AgNdCu=98:1:1や、AgPdCu=98:1:1)で厚み10nm以上300nm以下の範囲内となるように形成されている。この場合、レーザービームLを必要かつ十分に反射するためには、反射層3の厚みを20nm以上200nm以下の範囲内(一例として、100nm)に規定するのが好ましい。また、反射層3を形成する材料については、Al、Au、Ag、Cuなどの金属や、AgとCuとの合金などの金属材料が高い反射率を有しているため、これらの金属のうちの少なくとも1つを含む金属材料を用いるのが好ましい。
【0024】
第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5b(以下、区別しないときには「誘電体層5」ともいう)は、本発明における第1および第2の誘電体層にそれぞれ相当し、記録層4を挟み込むようにして形成されている。この誘電体層5は、記録層4の腐食を阻止して(軽減して)記録データの劣化を阻止すると共に、記録データの記録時における基材2および光透過層6の熱変形を阻止してジッタの悪化を回避する。また、誘電体層5は、多重干渉効果によって記録部(記録層におけるピットの形成部位)と未記録部(ピットの未形成部位)との光学特性の変化量を大きくする機能も有する。この場合、この変化量を増大させるには、レーザービームLの波長領域において高い屈折率(n)を有する誘電体材料で誘電体層5を形成するのが好ましい。また、レーザービームLを照射した際に誘電体層5によって吸収されるエネルギー量が多過ぎると記録層4に対する記録感度が低下する。このため、レーザービームLの波長領域において低い消衰係数(k)を有する誘電体材料で誘電体層5を構成して記録感度の低下を回避するのが好ましい。
【0025】
具体的には、誘電体層5を形成するための誘電体材料としては、基材2や光透過層6などの熱変形の防止や記録層4に対する保護特性の向上を図りつつ十分な多重干渉効果を得るという観点から、Al2O3、AlN、ZnO、ZnS、GeN、GeCrN、CeO2、SiO、SiO2、Si3N4、SiC、La2O3、TaO、TiO2、SiAlON(SiO2、Al2O3、Si3N4およびAlNを含む混合物)およびLaSiON(La2O3、SiO2およびSi3N4を含む混合物)のいずれかや、Al、Si、Ce、Ti、ZnおよびTa等の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、または、それらの混合物などの光透過性を有する誘電体材料を用いるのが好ましい。この場合、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの双方を同一の誘電体材料で形成することもできるし、互いに相違する誘電体材料で形成することもできる。また、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの一方または双方を複数の誘電体層からなる多層構造とすることもできる。
【0026】
本発明の実施の形態に係る光情報記録媒体1では、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bが、ZnSとSiO2との混合物(好ましくは、モル比が80:20)を主成分とする誘電体材料で厚みが10nm以上200nm以下の範囲内(一例として、25nm)となるように形成されている。この場合、ZnSとSiO2との混合物は、380nm以上450nm以下の範囲内の波長領域のレーザービームLに対する屈折率(n)が高く、かつ消衰係数(k)が比較的小さいため、記録データの記録の前後における記録層4の光学特性の変化が明瞭化すると共に、記録感度の低下が回避される。また、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの各々の厚みは、上記の例に限定されるものではないが、10nm未満のときには、上記の効果を得難くなる。逆に、200nmを超えるときには、層の形成に要する時間が長時間化して光情報記録媒体1の製造コストが高騰するおそれがあり、さらに、第1誘電体層5aあるいは第2誘電体層5bの有する内部応力によって、光情報記録媒体1にクラックを生じるおそれがある。したがって、両誘電体層5a,5bの厚みについては、10nm以上200nm以下の範囲内にそれぞれ規定するのが好ましい。
【0027】
記録層4は、記録データの記録時においてレーザービームLが照射されたときにその光学的特性が変化して記録部M(ピット)が形成される層であって、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aの2つの薄膜を第2誘電体層5bの上にこの順で形成して構成されている。この場合、光透過層6の側(レーザービームLの入射面に近い側)から第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの順となるように記録層4を構成することにより、比較的小さなパワーのレーザービームLであってもその光学的特性を十分に変化させることが可能なため、記録部Mを確実に形成することが可能となる。第1副記録膜4aは、本発明における第1の記録膜に相当し、Siを主成分とする材料(本発明における第1の材料)によって薄膜状に形成されている。この場合、Siを主成分とする材料で第1副記録膜4aを形成することで、後述するように、再生信号のC/N比を十分に向上させることが可能となる。本発明の実施の形態では、材料全体に占めるSiの比率を95at%以上(一例として99at%)とする。
【0028】
また、第2副記録膜4bは、本発明における第2の記録膜に相当し、Cuを主成分とし、かつZnを添加した材料(本発明における第2の材料)によって薄膜状に形成されている。この場合、Cuを主成分とする材料で第2副記録膜4bを形成することで、記録データの記録時にレーザービームLを照射した際に第1副記録膜4aの主成分であるSiとCuとが速やかに混合するため、記録部Mを速やかに形成する(記録データを速やかに記録する)ことが可能となる。また、Cuを主成分とする材料で真空蒸着法やスパッタリング法などの気相成長法によって第2副記録膜4bを形成することで、第2副記録膜4bの表面平滑性を向上させることが可能となる。さらに、Cuが非常に安価な材料のため、光情報記録媒体1の製造コストを十分に低減することが可能となる。
【0029】
この場合、CuにZnを添加した材料で第2副記録膜4bを形成したときには、Cuのみからなる(Znを添加しない)材料で第2副記録膜4bを形成した場合と比較して、その表面平滑性が一層向上する結果、ノイズレベルを低減してC/N比を向上させることが可能となる。また、CuにZnを添加した材料を使用することにより、反射率の劣化を抑えることが可能となる。加えて、CuおよびZnの双方が無公害の材料のため、例えば使用済みの光情報記録媒体1を埋め立て処分したとしても、地球環境に及ぼす影響を最小限に抑えることが可能となる。この場合、第2副記録膜4bを形成するための材料としては、Znの添加量が1at%以上50at%未満であることが好ましい。また、ノイズ劣化量を減少させるためには、Znの添加量を20at%以上50at%未満とするのが好ましい。さらに、ノイズ劣化量を一層減少させるためには、30at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加するのが好ましい。本発明の実施の形態では、一例として、第2副記録膜4bの材料全体に占めるCuの比率を70at%とし、Znの添加量を30at%とする。
【0030】
また、第1副記録膜4aの厚みと第2副記録膜4bの厚み(記録層4の総厚)が厚くなるほど、レーザービームLの入射面に近い第1副記録膜4aの表面平滑性が低下して、再生信号中のノイズレベルが高くなると共に、記録感度が低下する。この場合、記録層4の層厚が50nmを超えるときには、記録感度が低下して情報記録媒体としての使用が困難となるおそれがある。一方、記録層4の総厚が薄過ぎると、記録データの記録前後における光学特性の変化量が小さくなってC/N比が低下する結果、記録データの正常な再生が困難となる。したがって、記録層4の総厚は、2nm以上50nm以下の範囲内に規定するのが好ましく、さらには、2nm以上30nm以下の範囲内に規定するのが一層好ましい。この場合、再生信号に含まれるノイズレベルの低減、再生信号のノイズ劣化量低減を図るためには、記録層4の総厚が5nm以上15nm以下の範囲内となるように両副記録膜4a,4bを形成するのが好ましい。
【0031】
また、両副記録膜4a,4bの各々の厚みは、特に限定されるものではないが、記録感度を十分に向上させ、かつ記録データの記録前後において、その光学特性を十分に変化させるためには、各々の厚みが2nm以上30nm以下の範囲内となるように形成するのが好ましい。また、記録データの記録前後において、その光学特性を一層十分に変化させるためには、第1副記録膜4aの厚みと第2副記録膜4bの厚みとの比(第1副記録膜4aの厚み/第2副記録膜4bの厚み)が0.2以上5.0以下の範囲内となるように各々の厚みを規定するのが好ましい。本発明の実施の形態では、一例として、第1副記録膜4aの厚みを5nmとし、第2副記録膜4bの厚みを5nmとすることにより、その総厚が10nmとなるように記録層4を形成する。
【0032】
光透過層6は、本発明における保護層に相当し、記録データの記録再生時にレーザービームLの光路として機能すると共に記録層4や第1誘電体層5aなどを物理的に保護するための層であって、紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂などの樹脂材料によってその厚みが1μm以上200μm以下の範囲内(好ましくは、50μm以上150μm以下の範囲内:一例として、100μm)となるように形成されている。この場合、光透過層6の厚みが1μm未満のときには、記録層4や第1誘電体層5aなどを保護するのが困難となり、光透過層6の厚みが200μmを超えるときには、各部の厚み(特に、径方向における各部の厚み)が均一な光透過層6を形成するのが困難となる。また、基材2とは相違する材料で厚手の光透過層6を形成した場合には、熱膨張や熱収縮等に起因して光情報記録媒体1に反りが生じることがある。なお、光透過層6の形成方法としては、樹脂材料をスピンコーティング法などによって塗布した後に硬化させる方法や、光透過性樹脂で形成したシート材を接着剤等によって第1誘電体層5aに貼付する方法などが存在する。しかし、レーザービームLの減衰を回避するためには、接着剤の層を存在させることのないスピンコーティング法を採用するのが好ましい。
【0033】
この光情報記録媒体1の製造に際しては、まず、射出成形機に設置した金型に基材成形用のスタンパーをセットする。次に、ポリカーボネート樹脂の温度を360℃程度、金型温度を120℃程度に設定すると共に、型締め力や冷却時間等の各種成形条件を設定して、基材2を射出成形する。次いで、例えばAgを主成分とする化学種を用いた気相成長法(真空蒸着法、スパッタリング法など:この場合、一例としてスパッタリング法)によって基材2の表面に厚み100nm程度の反射層3を形成する。次に、ZnSとSiO2との混合物を主成分とする化学種を用いた気相成長法によって反射層3を覆うようにして厚み25nm程度の第2誘電体層5bを形成する。次いで、Cuを主成分とし、Znを添加した材料(化学種)を用いた気相成長法によって第2誘電体層5bを覆うようにして厚み5nm程度の第2副記録膜4bを形成する。この際に、単体でも表面平滑性を確保可能なCuにZnを添加した材料を用いているため、Znを添加しない材料を使用したときと比較して、第2副記録膜4bの表面が一層平坦となる(表面平滑性が確保される)。
【0034】
次に、Siを主成分とする材料(化学種)を用いた気相成長法によって第2副記録膜4bを覆うようにして厚み5nm程度の第1副記録膜4aを形成する。この際に、第2副記録膜4bの表面が平坦に形成されているため、第1副記録膜4aの表面も同様にして平坦に形成される。次いで、ZnSとSiO2との混合物を主成分とする化学種を用いた気相成長法によって第1副記録膜4aを覆うようにして厚み25nm程度の第1誘電体層5aを形成する。なお、反射層3、第2誘電体層5b、第2副記録膜4b、第1副記録膜4aおよび第1誘電体層5aについては、複数のスパッタリングチャンバーを有するスパッタ機を使用して各チャンバー毎の成膜条件を適宜調節することにより、基材2上に連続して形成するのが好ましい。続いて、スピンコーティング法によって第1誘電体層5aを覆うようにして例えばアクリル系の紫外線硬化性樹脂(または、エポキシ系の紫外線硬化性樹脂)を塗布して硬化させることにより、第1誘電体層5aの上に厚み100μm程度の光透過層6を形成する。この際には、その厚み(特に径方向における厚み)が均一な光透過層6を形成するために、スピンコーティング時の各種条件(回転数、およびその変化率や、回転停止までの時間等)を適宜調節する。また、光透過層6の厚みを100μm程度とするためには、その粘度がある程度高い樹脂材料(この場合、紫外線硬化性樹脂)を使用するのが好ましい。これにより、光情報記録媒体1が完成する。
【0035】
次に、光情報記録媒体1による記録データの記録原理について、図面を参照して説明する。
【0036】
まず、記録パワー(一例として、光透過層6の表面において5.0mW程度のパワー)に調整した波長(λ)が405nmのレーザービームLを開口数(NA)が0.85の対物レンズから射出して光情報記録媒体1に照射する。この際に、記録層4では、レーザービームLが照射された領域において第1副記録膜4aの主成分である元素(この場合、Si)と、第2副記録膜4bの主成分である元素(この場合、Cu)とが混合して、図1に示すように、記録部Mが形成される。なお、同図では、レーザービームLが照射された領域において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその厚み方向の全域において全体的に混合して記録部Mが形成された状態を図示しているが、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその境界部分において両副記録膜4a,4bの一部同士が部分的に混合したとしても、記録データを正常に再生可能な(十分に読み取り可能な)記録部Mが形成される。この場合、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが積層されている状態の部分(以下、「積層部」ともいう)と記録部Mとでは、その光学特性が大きく相違する。このため、再生パワーに調整したレーザービームLを積層部に照射した際の反射率と、記録部Mに照射した際の反射率とに大きな差が生じる。したがって、この差を検出することで、記録部M(ピット)の有無が判別されて、記録再生装置によって記録データが再生される(読み取られる)。
【0037】
この場合、この光情報記録媒体1では、Cuを主成分としてZnを添加した材料で第2副記録膜4bを形成したことで、Znを添加しない材料で第2副記録膜4bを形成した場合と比較して第2副記録膜4bの表面平滑性が向上するため、レーザービームLのビームスポット径を極く小さく絞ったとしても記録部Mを確実に形成することが可能となっている。また、Znの添加によって表面平滑性が向上するため、ノイズレベルの上昇が回避される。さらに、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2の上に形成したことにより、その光反射率が高いCu(Cuを主成分とした材料で形成した第2副記録膜4b)がレーザービームLの照射方向奥側に位置することとなるため、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2の上に形成して記録層4を構成したのと比較して、小さなパワーのレーザービームLであっても記録層4に記録部Mを確実に形成することができる。
【0038】
また、記録層4が第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bによって挟み込まれているため、レーザービームLの照射に伴って第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが混合する程度に加熱されたときであっても、基材2や光透過層6の熱変形が回避される。これにより、ノイズレベルの上昇、C/N比の低下、およびジッタの悪化が回避される。さらに、Siを主成分とする材料で第1副記録膜4aを形成すると共にCuを主成分とする材料で第2副記録膜4bを形成したことにより、記録部Mの記録前後において、その光学特性を十分に変化させることができる。この結果、記録部Mの有無を確実に検出することができるため、記録データが確実に再生される。
【0039】
次に、第2副記録膜4bを形成するための材料におけるZnの添加量と、ノイズ劣化量および反射率の劣化率との関係について、図面を参照して説明する。
【0040】
前述したように、第2副記録膜4bの形成に使用する材料(Cuを主成分とする材料)にZnを添加することにより、気相成長法によって形成した第2副記録膜4bの表面平滑性を向上させることができる。したがって、再生信号に含まれるノイズのレベル(ノイズレベル)を低減することができる。この場合、発明者は、Znを添加することによって、少なくも4.1MHzから16.5MHzまでの周波数帯域におけるノイズレベルが低減することを確認している。また、第2副記録膜4bの形成に使用する材料にZnを添加することにより、ノイズ劣化量を減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って保存することができる。具体的には、光情報記録媒体1を例えば温度が80℃、相対湿度が85%の環境下において50時間に亘って放置して、放置の前後におけるノイズレベルを測定し(一例として、線速5.3m/sで光情報記録媒体1を回転させつつ、4.2MHzの近傍のノイズレベルを測定)、その測定結果に基づいてノイズ劣化量を演算した。
【0041】
この場合、図2に示すように、第2副記録膜4bを形成するための材料として、Cuを主成分とする材料にZnを添加しなかったとき(Znの添加量が0at%のとき)には、ノイズ劣化量が6.5dBであるのに対し、Cuを主成分とする材料に2at%のZnを添加したときには、ノイズ劣化量が6.2dBまで減少する。さらに、Znの添加量を5at%、20at%、30at%、38at%、43at%、49.5at%としたときのそれぞれのノイズ劣化量は、5.3dB、1.9dB、0.9dB、0.8dB、1.6dB、1.6dBとなる。したがって、Cuを主成分とする材料に20at%以上50at%未満のZnを添加することにより、ノイズ劣化量を1.9dB以下にまで減少させることが可能となる。また、Cuを主成分とする材料に30at%以上50at%未満のZnを添加することにより、ノイズ劣化量を1.6dB以下にまで減少させることが可能となる。
【0042】
また、発明者は、Cuを主成分とする材料にZnを添加することで、反射率の劣化率が低減することも確認している。具体的には、光情報記録媒体1を例えば温度が80℃、相対湿度が85%の環境下において50時間に亘って放置して、放置の前後における反射率の劣化の状態(劣化率:[放置以前の反射率−放置後の反射率]/放置以前の反射率)を測定した。この場合、図3に示すように、第2副記録膜4bを形成するための材料として、Cuを主成分とする材料にZnを添加しなかったときには、劣化率が27%であるのに対し、Cuを主成分とする材料に20at%のZnを添加したときには、劣化率が26%まで低下する。さらに、Znの添加量を30at%、38at%、43at%、49.5at%としたときのそれぞれの反射量の劣化率は、25%、23%、23%、21%となる。したがって、Cuを主成分とする材料に20at%以上50at%未満のZnを添加することにより、反射率の劣化が抑制される。
【0043】
続いて、記録層4の厚み(層厚)とC/N比との関係について説明する。
【0044】
前述したように、記録層4の層厚(第1副記録膜4aの厚みと第2副記録膜4bの厚みの和)を薄くすることによって、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの表面平滑性を向上させることができる結果、C/N比を高くすることができる。しかし、記録層4の層厚が薄過ぎると、記録データの記録前後における光学特性の変化量が小さ過ぎてC/N比が低下する結果、記録データの正常な再生が困難となる。また、記録層4の層厚が厚過ぎると、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの有する内部応力によって光情報記録媒体1にクラックを生じるおそれがあると共に、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの表面平滑性を損なってノイズレベルが高くなる結果、C/N比が低下する。また、記録層4の層厚が厚過ぎると、記録感度が低下するおそれもある。このため、これらの事情に鑑みて記録層4の層厚を規定する必要がある。
【0045】
具体的には、記録層4の層厚が2nm未満のとき、または、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、C/N比が低下し過ぎて記録データの正常な再生が困難となる。一方、記録層4の層厚が5nm以上20nm以下のときには、C/N比が比較的大きな値となって記録データの確実な再生が可能となる。この場合、記録層4の層厚が2nm未満のときには、記録データの記録前後において光学特性が殆ど変化しないため、C/N比が低下する。また、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの表面平滑性が損なわれることに起因してノイズレベルが高くなってC/N比が低下する。さらに、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、光情報記録媒体1が加熱または冷却されたときや、光情報記録媒体1に撓ませるような力が加えられたときに、第1副記録膜4aおよび第2副記録の有する内部応力に起因して記録層4にクラックが発生する。加えて、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、記録感度が低下するのも確認している。したがって、クラックの発生および記録感度の低下を回避しつつ記録データを確実に再生するためには、記録層4の層厚が2nm以上40nm以下の範囲内となるように第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを形成するのが好ましい。また、記録データの再生を一層確実化するためには、記録層4の層厚が5nm以上20nm以下の範囲内となるように第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを形成するのが好ましい。
【0046】
このように、この光情報記録媒体1によれば、Siを主成分とする第1の材料を用いて第1副記録膜4aを形成すると共に、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料を用いて第2副記録膜4bを第1副記録膜4aの近傍に形成したことにより、Znの添加によってノイズ劣化量を低減する(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存することができる。また、Znの添加によって第2副記録膜4bの表面平滑性が向上する結果、ノイズレベルを大幅に低減させることができる。したがって、C/N比を向上させることができる結果、記録データを確実に再生することができる。さらに、比較的小さなパワーのレーザービームLであっても記録部Mを確実に形成することができる。
【0047】
また、この光情報記録媒体1によれば、20at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2副記録膜4bを形成したことにより、ノイズ劣化量を1.9dB以下にまで減少させることができると共に、反射率の劣化率を低減することができる。したがって、記録データを長期に亘って確実に保存し得る光情報記録媒体1を提供することができる。
【0048】
さらに、この光情報記録媒体1によれば、30at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2副記録膜4bを形成したことにより、ノイズ劣化量を1.6dB以下にまで減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って一層確実に保存し得る光情報記録媒体1を提供することができる。
【0049】
また、この光情報記録媒体1によれば、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを互いに接するように形成して記録層4を構成したことにより、記録パワーに調整したレーザービームLを照射した際に第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを容易に混合させて記録部Mを形成することができる。
【0050】
さらに、この光情報記録媒体1によれば、記録層4を覆うようにして光透過層6を形成したことにより、第1誘電体層5aや記録層4等の傷付きを確実に防止することができる。
【0051】
また、この光情報記録媒体1によれば、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2の上に形成して記録層4を構成すると共に、光透過層6の側から記録層4にレーザービームLを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成したことにより、光透過層6を基材2よりも薄厚に形成可能なため、開口数(NA)が大きい対物レンズを備えたピックアップを使用するときであっても、十分なチルトマージンを確保することができる。また、光透過層6の側から記録層4にレーザービームLを照射する構成において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2の上に形成して記録層4を構成するのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームLであっても記録部Mを一層確実に形成することができる。
【0052】
さらに、この光情報記録媒体1によれば、記録層4および光透過層6の間に第1誘電体層5aを形成すると共に、基材2および記録層4の間に第2誘電体層5bを形成したことにより、レーザービームLの照射時(記録部Mの形成時)における基材2や光透過層6の熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。また、記録層4の腐食を回避することができるため、長期に亘って記録データを正常再生可能に保存することができる。
【0053】
また、この光情報記録媒体1によれば、基材2と第2誘電体層5bとの間に反射層3を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部Mと未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【0054】
次に、本発明の他の実施の形態に係る光情報記録媒体1Aについて、図面を参照して説明する。なお、上記した光情報記録媒体1と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0055】
図4に示す光情報記録媒体1Aは、第1誘電体層5a、記録層4、第2誘電体層5b、反射層3および保護層6Aを基材2Aの上にこの順で積層して構成されている。この場合、この光情報記録媒体1Aは、基材2Aの側から記録層4にレーザービームLが照射されることで記録データの記録および再生が可能に構成されている。したがって、基材2Aは、光透過性を有する樹脂材料(一例として、ポリカーボネート樹脂)で厚みが0.5mm以上1.3mm以下の範囲内(一例として、0.6mm程度)となるように射出成形法によって形成されて、レーザービームLを透過可能に構成されている。なお、基材2Aを形成する材料は、レーザービームLを透過可能な材料であればよい。
【0056】
記録層4は、第1誘電体層5aの上に第1副記録膜4a(第1の記録膜)および第2副記録膜4b(第2の記録膜)がこの順で形成されて構成されている。なお、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを形成する材料、形成方法、および厚み等については、光情報記録媒体1の第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bと同様のため、その説明を省略する。保護層6Aは、記録層4や第2誘電体層5bなどの傷付きを防止する層であって、一例として、紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂などの樹脂材料によってその厚みが1μm以上100μm以下の範囲内(一例として、7μm程度)となるように形成されている。この場合、保護層6Aの厚みが1μm未満のときには、記録層4や第2誘電体層5bなどを保護するのが困難となり、光透過層6の厚みが100μmを超えるときには、均一な層厚の保護層6Aを形成するのが困難となる。この保護層6Aの形成方法としては、樹脂材料をスピンコーティング法などによって塗布した後に硬化させる方法等がある。
【0057】
この光情報記録媒体1Aでは、前述した光情報記録媒体1と同様にして、記録パワーに調整されたレーザービームLが記録層4に照射された際に、第1副記録膜4aの主成分である元素(この場合、Si)と、第2副記録膜4bの主成分である元素(この場合、Cu)とが混合して、図4に示すように、記録部Mが形成される。なお、同図では、レーザービームLが照射された領域において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその厚み方向の全域において全体的に混合して記録部Mが形成された状態を図示しているが、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその境界部分において両副記録膜4a,4bの一部同士が部分的に混合したとしても、記録データを正常に再生可能な(十分に読み取り可能な)記録部Mが形成される。この場合、この光情報記録媒体1Aでは、第2副記録膜4bの形成に使用する材料(Cuを主成分とする材料)にZnが添加されているため、Znを添加しない材料を用いて第2副記録膜4bを形成した場合と比較して、ノイズ劣化量が減少すると共に反射率の劣化率が低減されている。
【0058】
また、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2Aの上に形成したことにより、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2Aの上に形成して記録層4を構成したのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームLを照射したとしても、記録部Mが確実に形成される(記録データが確実に記録)される。さらに、記録層4が第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bによって挟み込まれているため、レーザービームLの照射に伴って第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが混合する程度に加熱されたときであっても、基材2などの熱変形が回避される。したがって、ノイズレベルの上昇、C/N比の低下、およびジッタの悪化が回避される。
【0059】
このように、この光情報記録媒体1Aによれば、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2Aの上に形成して記録層4を構成すると共に、基材2Aの側から記録層4にレーザービームLを照射することによって記録データの記録および再生を可能に構成したことにより、Znを添加した材料を用いて第2副記録膜4bを形成することでノイズ劣化量を減少させる(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存することができる。この場合、基材2Aの側から記録層4にレーザービームLを照射する構成において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2Aの上に形成したことにより、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2Aの上に形成して記録層4を構成したのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームLであっても記録部Mを確実に形成することができる。
【0060】
また、この光情報記録媒体1Aによれば、基材2Aおよび記録層4の間に第1誘電体層5aを形成すると共に、記録層4および保護層6Aの間に第2誘電体層5bを形成したことにより、レーザービームLの照射時(記録部Mの形成時)における基材2Aなどの熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。また、記録層4の腐食を回避することができるため、長期に亘って記録データを正常再生可能に保存することができる。
【0061】
さらに、この光情報記録媒体1Aによれば、第2誘電体層5bと保護層6Aとの間に反射層3を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部Mと未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【0062】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、第1副記録膜4aと第2副記録膜4bとが光情報記録媒体1の厚み方向で隣接している構成を採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、記録層4は、記録パワーに調整されたレーザービームLが照射された際に第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが互いに混合する領域が形成可能に構成されている限り、適宜変更が可能である。具体的には、例えば、第1副記録膜4aと第2副記録膜4bとの間に極く薄厚の1または複数の誘電体層等を介在させて構成することもできるし、第1副記録膜4aを構成する材料と第2副記録膜4bを構成する材料との混合材料からなる層を両副記録膜4a,4bの間に介在させて構成することができる。また、本発明の実施の形態では、第1副記録膜4aと第2副記録膜4bとの2つの記録膜からなる記録層4を有する光情報記録媒体1を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、両副記録膜4a,4bに加えて、Si、Ge、C、Sn、ZnおよびCuよりなる群から選択した元素を主成分とする材料で形成した1または複数の副記録膜を備えて本発明における記録層を構成することができる。
【0063】
さらに、本発明の実施の形態では、本発明における第1の記録膜に相当する第1副記録膜4aを光透過層6の側に形成すると共に本発明における第2の記録膜に相当する第2副記録膜4bを基材2の側に形成した光情報記録媒体1と、本発明における第1の記録膜に相当する第1副記録膜4aを基材2Aの側に形成すると共に本発明における第2の記録膜に相当する第2副記録膜4bを保護層6Aの側に形成した光情報記録媒体1Aとについて説明したが、本発明はこれに限定されず、光透過層6の側からレーザービームLを照射する構成において光透過層6の側に第2副記録膜4bを形成すると共に基材2の側に第1副記録膜4aを形成して光情報記録媒体を構成することができるし、基材2Aの側からレーザービームLを照射する構成において基材2Aの側に第2副記録膜4bを形成すると共に保護層6Aの側に第1副記録膜4aを形成して光情報記録媒体を構成することもできる。
【0064】
また、本発明の実施の形態では、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bを有する光情報記録媒体1,1Aについて説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明における光情報記録媒体には、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの双方または一方が存在しない光情報記録媒体も含まれる。さらに、本発明の実施の形態では、反射層3を有する光情報記録媒体1,1Aについて説明したが、本発明はこれに限定されず、反射層3が存在しない光情報記録媒体も含まれる。また、本発明の実施の形態では、記録データの記録および再生に際して、その波長(λ)が380nm以上450nm以下(一例として、405nm)の範囲内の青紫色レーザービームLを使用する例について説明したが、本発明に係る光情報記録媒体に使用するレーザービームの波長はこれに限定されず、波長(λ)が250nm以上900nm以下の各種レーザービームを使用して記録データを記録再生可能に構成することができる。さらに、本発明の実施の形態において説明した各層の厚みについては、あくまでも例示であってこれに限定されず、適宜変更可能なことは勿論である。
【0065】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光情報記録媒体によれば、Siを主成分とする第1の材料を用いて第1の記録膜を形成すると共に、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料を用いて第2の記録膜を第1の記録膜の近傍に形成したことにより、Znの添加によってノイズ劣化量を低減する(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存することができる。また、Znの添加によって第2の記録膜の表面平滑性が向上する結果、ノイズレベルを大幅に低減させることができる。したがって、C/N比を向上させることができる結果、記録データを確実に再生することができる。さらに、比較的小さなパワーのレーザービームであっても記録部(ピット)を確実に形成することができる。
【0066】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、20at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2の記録膜を形成したことにより、ノイズ劣化量を減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って確実に保存し得る光情報記録媒体を提供することができる。
【0067】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、30at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2の記録膜を形成したことにより、ノイズ劣化量を一層減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って一層確実に保存し得る光情報記録媒体を提供することができる。
【0068】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第1および第2の記録膜を互いに接するように形成したことにより、記録パワーに調整したレーザービームを照射した際に第1および第2の記録膜を容易に混合させて記録部を形成することができる。
【0069】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、記録層を覆うようにして保護層を形成したことにより、第1の誘電体層や記録層等の傷付きを確実に防止することができる。また、記録層の腐食を回避することができるため、長期に亘って記録データを正常再生可能に保存することができる。
【0070】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第2の記録膜および第1の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成すると共に、保護層の側から記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成したことにより、保護層を基材よりも薄厚に形成可能なため、開口数(NA)が大きい対物レンズを備えたピックアップを使用するときであっても、十分なチルトマージンを確保することができる。また、保護層の側から記録層にレーザービームを照射する構成において第1の記録膜および第2の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成するのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームであっても記録部を確実に形成することができる。
【0071】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、記録層および保護層の間に第1の誘電体層を形成すると共に、基材および記録層の間に第2の誘電体層を形成したことにより、レーザービームの照射時(記録部の形成時)における基材や保護層の熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。
【0072】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、基材と第2の誘電体層との間に反射層を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部と未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【0073】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第1の記録膜および第2の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成すると共に、基材の側から記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成したことにより、Znを添加した材料で第2の記録膜を形成することでノイズ劣化量を減少させる(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、記録データを長期に亘って保存することができる。この場合、基材の側から記録層にレーザービームを照射する構成において第1の記録膜および第2の記録膜をこの順で基材の上に形成したことにより、第2の記録膜および第1の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成したのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームであっても記録部を確実に形成することができる。
【0074】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、基材および記録層の間に第1の誘電体層を形成すると共に、記録層および保護層の間に第2の誘電体層を形成したことにより、レーザービームの照射時(記録部の形成時)における基材などの熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。
【0075】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第2の誘電体層と保護層との間に反射層を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部と未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る光情報記録媒体1の構成を示す断面図である。
【図2】第2副記録膜4bを形成するための材料におけるZnの添加量とノイズ劣化量との関係を示す特性図である。
【図3】第2副記録膜4bを形成するための材料におけるZnの添加量と反射率の劣化率との関係を示す特性図である。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る光情報記録媒体1Aの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1,1A 光情報記録媒体
2,2A 基材
3 反射層
4 記録層
4a 第1副記録膜
4b 第2副記録膜
5a 第1誘電体層
5b 第2誘電体層
6 光透過層
6A 保護層
L レーザービーム
M 記録部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材上に形成された記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成された光情報記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の光情報記録媒体として、有機色素系材料で形成された記録層を備えてレーザービームの照射に伴って記録層の光学特性が変化する追記型の光情報記録媒体が従来から知られている。一方、近年の光情報記録媒体には、大量の記録データを高速に(短時間で)記録再生可能であることが望まれている。したがって、この種の光情報記録媒体には、記録データの記録密度を高める必要が生じており、記録再生時に使用するレーザービームのビームスポット径が小径化される傾向がある。具体的には、その開口数(NA)が0.7以上(一例として、開口数(NA)が0.85程度)の対物レンズを備えて波長(λ)が450nm以下(一例として、波長(λ)が405nm程度)のレーザービームを射出可能なピックアップを使用して記録データの記録再生が行われる。しかし、有機色素系材料で記録層を形成した場合、波長405nm程度のレーザービームを使用して記録層の光学特性を変化させるのが困難となる。このため、有機色素系材料で形成した記録層を備えた光情報記録媒体には、大量の記録データを高速に記録再生可能とするための高密度記録が困難であるという課題が存在する。
【0003】
一方、レーザービーム(L)の照射に伴って結晶質化状態および非晶質化状態のいずれかに相変化して記録データを記録可能に形成された記録層(4)を備えて構成された光ディスク(1)が特開昭62−204442号公報に開示されている。この光ディスク(1)は、保護膜(3)、記録層(4)、保護膜(5)および保護膜(6)を基板(2)の上にこの順で積層して構成されている。この場合、保護膜(3,5)は、レーザービーム(L)の照射時(記録データの記録時)における記録層(4)の飛散および穴あき等を防止する層であって、SiO、SiO2またはSiN3等で記録層(4)を挟み込むようにして形成されている。また、記録層(4)は、互いに相違する材料で形成された記録膜(41,42)を積層して構成されている。具体的には、一例として、記録膜(41)は、SiまたはTe等で形成され、記録膜(42)は、Au、AgまたはGe等で形成されている。
【0004】
例えば、記録膜(41)がSiで形成され、かつ記録膜(42)がAuで形成されている場合、記録層(4)にレーザービーム(L)を照射した際に両記録膜(41,42)が混合してAuSiの単一層が形成される。この場合、レーザービーム(L)の照射パワーや照射時間に応じて記録層(4)が結晶質化状態および非晶質化状態のいずれかに相変化するように構成するためには、AuSiの単一層全体に占めるSiの割合が20at%〜30at%の範囲内となっている必要がある。したがって、この光ディスク(1)では、記録膜(41)の膜厚と記録膜(42)の膜厚との比を2:8〜3:7の範囲内に規定して両記録膜(41,42)を形成することにより、AuSiの単一層全体に占めるSiの割合が上記の範囲内となるように構成されている。保護膜(6)は、保護膜(3,5)や記録層(4)の傷付きを防止する層であって、保護膜(5)を覆うようにして紫外線硬化型樹脂等で薄膜状に形成されている。この光ディスク(1)は、有機色素系材料で形成された記録膜を有する光情報記録媒体とは異なり、比較的短い波長のレーザービーム(L)を使用した記録データの記録および再生が可能となっている。したがって、この光ディスク(1)では、ビームスポット径が小さいレーザービーム(L)を使用した高密度記録が可能となっている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭62−204442号公報(2−9頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の光ディスク(1)には、以下の問題点がある。すなわち、従来の光ディスク(1)では、レーザービーム(L)の照射パワーや照射時間を調節することで記録層(4)が結晶質化状態および非晶質化状態のいずれかに相変化することで光学特性が変化する。この場合、レーザービーム(L)の照射に伴って記録層(4)がAuSiの単一層に変化した(記録層(4)に記録データが記録された)光ディスク(1)では、長期に亘って放置された際に、再生信号に含まれるノイズレベルが徐々に高くなって再生信号のC/N比が低下する結果、記録データの正常な再生が困難な状態となる。このように、従来の光ディスク(1)には、ノイズレベルに関する経年劣化量(以下、「ノイズ劣化量」ともいう)が大きいため、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存するのが困難という問題点がある。
【0007】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存し得る光情報記録媒体を提供することを主目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る光情報記録媒体は、Siを主成分とする第1の材料で形成された第1の記録膜と、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料で前記第1の記録膜の近傍に形成された第2の記録膜とを含んで構成された記録層が基材の上に形成されて、当該記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成されている。なお、本発明における「主成分」とは、膜または層を形成するための材料を構成する複数の元素のうちの最も構成比率(at%:原子比)が大きい成分をいう。
【0009】
この場合、20at%以上50at%未満の範囲内でZnが添加されている第2の材料で前記第2の記録膜を形成するのが好ましい。
【0010】
また、30at%以上50at%未満の範囲内でZnが添加されている第2の材料で前記第2の記録膜を形成するのが好ましい。
【0011】
さらに、前記第1および第2の記録膜を互いに接するように形成して前記記録層を構成するのが好ましい。
【0012】
また、前記記録層を覆うようにして形成された保護層を備えて構成されているのが好ましい。
【0013】
さらに、前記レーザービームを透過可能に前記保護層を形成すると共に、前記第2の記録膜および前記第1の記録膜をこの順で前記基材の上に形成して前記記録層を構成して、前記保護層の側から前記記録層に前記レーザービームを照射することによって前記記録データの記録および再生を可能に構成するのが好ましい。
【0014】
また、前記記録層および前記保護層の間に形成された第1の誘電体層と、前記基材および前記記録層の間に形成された第2の誘電体層とを備えて構成するのが好ましい。
【0015】
また、前記基材および前記第2の誘電体層の間に形成された反射層を備えて構成するのが好ましい。
【0016】
さらに、前記レーザービームを透過可能に前記基材を形成すると共に、前記第1の記録膜および前記第2の記録膜をこの順で前記基材の上に形成して前記記録層を構成して、前記基材の側から前記記録層に前記レーザービームを照射することによって前記記録データの記録および再生を可能に構成するのが好ましい。
【0017】
また、前記基材および前記記録層の間に形成された第1の誘電体層と、前記記録層および前記保護層の間に形成された第2の誘電体層とを備えて構成するのが好ましい。
【0018】
さらに、前記第2の誘電体層および前記保護層の間に形成された反射層を備えて構成するのが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光情報記録媒体の好適な実施の形態について説明する。
【0020】
最初に、光情報記録媒体1の構成について、図面を参照して説明する。
【0021】
光情報記録媒体1は、外径が120mm程度で、厚みが1.2mm程度の円板状に形成された片面単層の追記型光ディスクであって、開口数(NA)が0.7以上(一例として、0.85程度)の対物レンズから射出される波長(λ)が380nm以上450nm以下(一例として、405nm)の範囲内の青紫色レーザービーム(以下、「レーザービーム」ともいう)Lを使用した記録データの記録および再生が可能に構成されている。具体的には、図1に示すように、光情報記録媒体1は、基材2の上に、反射層3、第2誘電体層5b、記録層4、第1誘電体層5aおよび光透過層6をこの順で積層して構成されている。また、光情報記録媒体1の中央部には、記録再生装置に装着(クランプ)するための装着用中心孔が形成されている。
【0022】
基材2は、射出成形法によって例えばポリカーボネート樹脂で厚み1.1mm程度の円板状に形成されている。この場合、2P法等の各種形成方法によって基材2を形成することもできる。また、基材2の一方の面(図1における上面)には、その中心部から外縁部にかけてグルーブおよびランドが螺旋状に形成されている。この場合、グルーブおよびランドは、記録層4に対して記録データを記録再生する際のガイドトラックとして機能する。したがって、正確なトラッキングを可能とするためには、一例として、その深さが10nm以上40nm以下の範囲内で、そのピッチが0.2μm以上0.4μm以下の範囲内となるようにランド間のグルーブを形成するのが好ましい。また、この光情報記録媒体1では、記録再生時にレーザービームLが光透過層6の側から照射される構成が採用されている。したがって、基材2が光透過性を有している必要がないため、基材2を形成する材料の選択枝が既存の一般的な光記情報録媒体(例えばCD−R)と比較して増えている。具体的には、基材2を形成する材料としては、上記のポリカーボネート樹脂に限定されず、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂およびウレタン樹脂などの各種樹脂材料や、ガラスおよびセラミックスなどの材料を採用することができる。ただし、成形が容易で比較的安価である点において、ポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂等の樹脂材料を採用するのが好ましい。
【0023】
反射層3は、記録データの再生時に光透過層6の側から照射されたレーザービームLを反射するための層であって、Mg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Ag、Pt、Auなどの金属材料や、これらを含む合金(一例として、AgNdCu=98:1:1や、AgPdCu=98:1:1)で厚み10nm以上300nm以下の範囲内となるように形成されている。この場合、レーザービームLを必要かつ十分に反射するためには、反射層3の厚みを20nm以上200nm以下の範囲内(一例として、100nm)に規定するのが好ましい。また、反射層3を形成する材料については、Al、Au、Ag、Cuなどの金属や、AgとCuとの合金などの金属材料が高い反射率を有しているため、これらの金属のうちの少なくとも1つを含む金属材料を用いるのが好ましい。
【0024】
第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5b(以下、区別しないときには「誘電体層5」ともいう)は、本発明における第1および第2の誘電体層にそれぞれ相当し、記録層4を挟み込むようにして形成されている。この誘電体層5は、記録層4の腐食を阻止して(軽減して)記録データの劣化を阻止すると共に、記録データの記録時における基材2および光透過層6の熱変形を阻止してジッタの悪化を回避する。また、誘電体層5は、多重干渉効果によって記録部(記録層におけるピットの形成部位)と未記録部(ピットの未形成部位)との光学特性の変化量を大きくする機能も有する。この場合、この変化量を増大させるには、レーザービームLの波長領域において高い屈折率(n)を有する誘電体材料で誘電体層5を形成するのが好ましい。また、レーザービームLを照射した際に誘電体層5によって吸収されるエネルギー量が多過ぎると記録層4に対する記録感度が低下する。このため、レーザービームLの波長領域において低い消衰係数(k)を有する誘電体材料で誘電体層5を構成して記録感度の低下を回避するのが好ましい。
【0025】
具体的には、誘電体層5を形成するための誘電体材料としては、基材2や光透過層6などの熱変形の防止や記録層4に対する保護特性の向上を図りつつ十分な多重干渉効果を得るという観点から、Al2O3、AlN、ZnO、ZnS、GeN、GeCrN、CeO2、SiO、SiO2、Si3N4、SiC、La2O3、TaO、TiO2、SiAlON(SiO2、Al2O3、Si3N4およびAlNを含む混合物)およびLaSiON(La2O3、SiO2およびSi3N4を含む混合物)のいずれかや、Al、Si、Ce、Ti、ZnおよびTa等の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、または、それらの混合物などの光透過性を有する誘電体材料を用いるのが好ましい。この場合、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの双方を同一の誘電体材料で形成することもできるし、互いに相違する誘電体材料で形成することもできる。また、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの一方または双方を複数の誘電体層からなる多層構造とすることもできる。
【0026】
本発明の実施の形態に係る光情報記録媒体1では、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bが、ZnSとSiO2との混合物(好ましくは、モル比が80:20)を主成分とする誘電体材料で厚みが10nm以上200nm以下の範囲内(一例として、25nm)となるように形成されている。この場合、ZnSとSiO2との混合物は、380nm以上450nm以下の範囲内の波長領域のレーザービームLに対する屈折率(n)が高く、かつ消衰係数(k)が比較的小さいため、記録データの記録の前後における記録層4の光学特性の変化が明瞭化すると共に、記録感度の低下が回避される。また、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの各々の厚みは、上記の例に限定されるものではないが、10nm未満のときには、上記の効果を得難くなる。逆に、200nmを超えるときには、層の形成に要する時間が長時間化して光情報記録媒体1の製造コストが高騰するおそれがあり、さらに、第1誘電体層5aあるいは第2誘電体層5bの有する内部応力によって、光情報記録媒体1にクラックを生じるおそれがある。したがって、両誘電体層5a,5bの厚みについては、10nm以上200nm以下の範囲内にそれぞれ規定するのが好ましい。
【0027】
記録層4は、記録データの記録時においてレーザービームLが照射されたときにその光学的特性が変化して記録部M(ピット)が形成される層であって、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aの2つの薄膜を第2誘電体層5bの上にこの順で形成して構成されている。この場合、光透過層6の側(レーザービームLの入射面に近い側)から第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの順となるように記録層4を構成することにより、比較的小さなパワーのレーザービームLであってもその光学的特性を十分に変化させることが可能なため、記録部Mを確実に形成することが可能となる。第1副記録膜4aは、本発明における第1の記録膜に相当し、Siを主成分とする材料(本発明における第1の材料)によって薄膜状に形成されている。この場合、Siを主成分とする材料で第1副記録膜4aを形成することで、後述するように、再生信号のC/N比を十分に向上させることが可能となる。本発明の実施の形態では、材料全体に占めるSiの比率を95at%以上(一例として99at%)とする。
【0028】
また、第2副記録膜4bは、本発明における第2の記録膜に相当し、Cuを主成分とし、かつZnを添加した材料(本発明における第2の材料)によって薄膜状に形成されている。この場合、Cuを主成分とする材料で第2副記録膜4bを形成することで、記録データの記録時にレーザービームLを照射した際に第1副記録膜4aの主成分であるSiとCuとが速やかに混合するため、記録部Mを速やかに形成する(記録データを速やかに記録する)ことが可能となる。また、Cuを主成分とする材料で真空蒸着法やスパッタリング法などの気相成長法によって第2副記録膜4bを形成することで、第2副記録膜4bの表面平滑性を向上させることが可能となる。さらに、Cuが非常に安価な材料のため、光情報記録媒体1の製造コストを十分に低減することが可能となる。
【0029】
この場合、CuにZnを添加した材料で第2副記録膜4bを形成したときには、Cuのみからなる(Znを添加しない)材料で第2副記録膜4bを形成した場合と比較して、その表面平滑性が一層向上する結果、ノイズレベルを低減してC/N比を向上させることが可能となる。また、CuにZnを添加した材料を使用することにより、反射率の劣化を抑えることが可能となる。加えて、CuおよびZnの双方が無公害の材料のため、例えば使用済みの光情報記録媒体1を埋め立て処分したとしても、地球環境に及ぼす影響を最小限に抑えることが可能となる。この場合、第2副記録膜4bを形成するための材料としては、Znの添加量が1at%以上50at%未満であることが好ましい。また、ノイズ劣化量を減少させるためには、Znの添加量を20at%以上50at%未満とするのが好ましい。さらに、ノイズ劣化量を一層減少させるためには、30at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加するのが好ましい。本発明の実施の形態では、一例として、第2副記録膜4bの材料全体に占めるCuの比率を70at%とし、Znの添加量を30at%とする。
【0030】
また、第1副記録膜4aの厚みと第2副記録膜4bの厚み(記録層4の総厚)が厚くなるほど、レーザービームLの入射面に近い第1副記録膜4aの表面平滑性が低下して、再生信号中のノイズレベルが高くなると共に、記録感度が低下する。この場合、記録層4の層厚が50nmを超えるときには、記録感度が低下して情報記録媒体としての使用が困難となるおそれがある。一方、記録層4の総厚が薄過ぎると、記録データの記録前後における光学特性の変化量が小さくなってC/N比が低下する結果、記録データの正常な再生が困難となる。したがって、記録層4の総厚は、2nm以上50nm以下の範囲内に規定するのが好ましく、さらには、2nm以上30nm以下の範囲内に規定するのが一層好ましい。この場合、再生信号に含まれるノイズレベルの低減、再生信号のノイズ劣化量低減を図るためには、記録層4の総厚が5nm以上15nm以下の範囲内となるように両副記録膜4a,4bを形成するのが好ましい。
【0031】
また、両副記録膜4a,4bの各々の厚みは、特に限定されるものではないが、記録感度を十分に向上させ、かつ記録データの記録前後において、その光学特性を十分に変化させるためには、各々の厚みが2nm以上30nm以下の範囲内となるように形成するのが好ましい。また、記録データの記録前後において、その光学特性を一層十分に変化させるためには、第1副記録膜4aの厚みと第2副記録膜4bの厚みとの比(第1副記録膜4aの厚み/第2副記録膜4bの厚み)が0.2以上5.0以下の範囲内となるように各々の厚みを規定するのが好ましい。本発明の実施の形態では、一例として、第1副記録膜4aの厚みを5nmとし、第2副記録膜4bの厚みを5nmとすることにより、その総厚が10nmとなるように記録層4を形成する。
【0032】
光透過層6は、本発明における保護層に相当し、記録データの記録再生時にレーザービームLの光路として機能すると共に記録層4や第1誘電体層5aなどを物理的に保護するための層であって、紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂などの樹脂材料によってその厚みが1μm以上200μm以下の範囲内(好ましくは、50μm以上150μm以下の範囲内:一例として、100μm)となるように形成されている。この場合、光透過層6の厚みが1μm未満のときには、記録層4や第1誘電体層5aなどを保護するのが困難となり、光透過層6の厚みが200μmを超えるときには、各部の厚み(特に、径方向における各部の厚み)が均一な光透過層6を形成するのが困難となる。また、基材2とは相違する材料で厚手の光透過層6を形成した場合には、熱膨張や熱収縮等に起因して光情報記録媒体1に反りが生じることがある。なお、光透過層6の形成方法としては、樹脂材料をスピンコーティング法などによって塗布した後に硬化させる方法や、光透過性樹脂で形成したシート材を接着剤等によって第1誘電体層5aに貼付する方法などが存在する。しかし、レーザービームLの減衰を回避するためには、接着剤の層を存在させることのないスピンコーティング法を採用するのが好ましい。
【0033】
この光情報記録媒体1の製造に際しては、まず、射出成形機に設置した金型に基材成形用のスタンパーをセットする。次に、ポリカーボネート樹脂の温度を360℃程度、金型温度を120℃程度に設定すると共に、型締め力や冷却時間等の各種成形条件を設定して、基材2を射出成形する。次いで、例えばAgを主成分とする化学種を用いた気相成長法(真空蒸着法、スパッタリング法など:この場合、一例としてスパッタリング法)によって基材2の表面に厚み100nm程度の反射層3を形成する。次に、ZnSとSiO2との混合物を主成分とする化学種を用いた気相成長法によって反射層3を覆うようにして厚み25nm程度の第2誘電体層5bを形成する。次いで、Cuを主成分とし、Znを添加した材料(化学種)を用いた気相成長法によって第2誘電体層5bを覆うようにして厚み5nm程度の第2副記録膜4bを形成する。この際に、単体でも表面平滑性を確保可能なCuにZnを添加した材料を用いているため、Znを添加しない材料を使用したときと比較して、第2副記録膜4bの表面が一層平坦となる(表面平滑性が確保される)。
【0034】
次に、Siを主成分とする材料(化学種)を用いた気相成長法によって第2副記録膜4bを覆うようにして厚み5nm程度の第1副記録膜4aを形成する。この際に、第2副記録膜4bの表面が平坦に形成されているため、第1副記録膜4aの表面も同様にして平坦に形成される。次いで、ZnSとSiO2との混合物を主成分とする化学種を用いた気相成長法によって第1副記録膜4aを覆うようにして厚み25nm程度の第1誘電体層5aを形成する。なお、反射層3、第2誘電体層5b、第2副記録膜4b、第1副記録膜4aおよび第1誘電体層5aについては、複数のスパッタリングチャンバーを有するスパッタ機を使用して各チャンバー毎の成膜条件を適宜調節することにより、基材2上に連続して形成するのが好ましい。続いて、スピンコーティング法によって第1誘電体層5aを覆うようにして例えばアクリル系の紫外線硬化性樹脂(または、エポキシ系の紫外線硬化性樹脂)を塗布して硬化させることにより、第1誘電体層5aの上に厚み100μm程度の光透過層6を形成する。この際には、その厚み(特に径方向における厚み)が均一な光透過層6を形成するために、スピンコーティング時の各種条件(回転数、およびその変化率や、回転停止までの時間等)を適宜調節する。また、光透過層6の厚みを100μm程度とするためには、その粘度がある程度高い樹脂材料(この場合、紫外線硬化性樹脂)を使用するのが好ましい。これにより、光情報記録媒体1が完成する。
【0035】
次に、光情報記録媒体1による記録データの記録原理について、図面を参照して説明する。
【0036】
まず、記録パワー(一例として、光透過層6の表面において5.0mW程度のパワー)に調整した波長(λ)が405nmのレーザービームLを開口数(NA)が0.85の対物レンズから射出して光情報記録媒体1に照射する。この際に、記録層4では、レーザービームLが照射された領域において第1副記録膜4aの主成分である元素(この場合、Si)と、第2副記録膜4bの主成分である元素(この場合、Cu)とが混合して、図1に示すように、記録部Mが形成される。なお、同図では、レーザービームLが照射された領域において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその厚み方向の全域において全体的に混合して記録部Mが形成された状態を図示しているが、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその境界部分において両副記録膜4a,4bの一部同士が部分的に混合したとしても、記録データを正常に再生可能な(十分に読み取り可能な)記録部Mが形成される。この場合、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが積層されている状態の部分(以下、「積層部」ともいう)と記録部Mとでは、その光学特性が大きく相違する。このため、再生パワーに調整したレーザービームLを積層部に照射した際の反射率と、記録部Mに照射した際の反射率とに大きな差が生じる。したがって、この差を検出することで、記録部M(ピット)の有無が判別されて、記録再生装置によって記録データが再生される(読み取られる)。
【0037】
この場合、この光情報記録媒体1では、Cuを主成分としてZnを添加した材料で第2副記録膜4bを形成したことで、Znを添加しない材料で第2副記録膜4bを形成した場合と比較して第2副記録膜4bの表面平滑性が向上するため、レーザービームLのビームスポット径を極く小さく絞ったとしても記録部Mを確実に形成することが可能となっている。また、Znの添加によって表面平滑性が向上するため、ノイズレベルの上昇が回避される。さらに、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2の上に形成したことにより、その光反射率が高いCu(Cuを主成分とした材料で形成した第2副記録膜4b)がレーザービームLの照射方向奥側に位置することとなるため、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2の上に形成して記録層4を構成したのと比較して、小さなパワーのレーザービームLであっても記録層4に記録部Mを確実に形成することができる。
【0038】
また、記録層4が第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bによって挟み込まれているため、レーザービームLの照射に伴って第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが混合する程度に加熱されたときであっても、基材2や光透過層6の熱変形が回避される。これにより、ノイズレベルの上昇、C/N比の低下、およびジッタの悪化が回避される。さらに、Siを主成分とする材料で第1副記録膜4aを形成すると共にCuを主成分とする材料で第2副記録膜4bを形成したことにより、記録部Mの記録前後において、その光学特性を十分に変化させることができる。この結果、記録部Mの有無を確実に検出することができるため、記録データが確実に再生される。
【0039】
次に、第2副記録膜4bを形成するための材料におけるZnの添加量と、ノイズ劣化量および反射率の劣化率との関係について、図面を参照して説明する。
【0040】
前述したように、第2副記録膜4bの形成に使用する材料(Cuを主成分とする材料)にZnを添加することにより、気相成長法によって形成した第2副記録膜4bの表面平滑性を向上させることができる。したがって、再生信号に含まれるノイズのレベル(ノイズレベル)を低減することができる。この場合、発明者は、Znを添加することによって、少なくも4.1MHzから16.5MHzまでの周波数帯域におけるノイズレベルが低減することを確認している。また、第2副記録膜4bの形成に使用する材料にZnを添加することにより、ノイズ劣化量を減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って保存することができる。具体的には、光情報記録媒体1を例えば温度が80℃、相対湿度が85%の環境下において50時間に亘って放置して、放置の前後におけるノイズレベルを測定し(一例として、線速5.3m/sで光情報記録媒体1を回転させつつ、4.2MHzの近傍のノイズレベルを測定)、その測定結果に基づいてノイズ劣化量を演算した。
【0041】
この場合、図2に示すように、第2副記録膜4bを形成するための材料として、Cuを主成分とする材料にZnを添加しなかったとき(Znの添加量が0at%のとき)には、ノイズ劣化量が6.5dBであるのに対し、Cuを主成分とする材料に2at%のZnを添加したときには、ノイズ劣化量が6.2dBまで減少する。さらに、Znの添加量を5at%、20at%、30at%、38at%、43at%、49.5at%としたときのそれぞれのノイズ劣化量は、5.3dB、1.9dB、0.9dB、0.8dB、1.6dB、1.6dBとなる。したがって、Cuを主成分とする材料に20at%以上50at%未満のZnを添加することにより、ノイズ劣化量を1.9dB以下にまで減少させることが可能となる。また、Cuを主成分とする材料に30at%以上50at%未満のZnを添加することにより、ノイズ劣化量を1.6dB以下にまで減少させることが可能となる。
【0042】
また、発明者は、Cuを主成分とする材料にZnを添加することで、反射率の劣化率が低減することも確認している。具体的には、光情報記録媒体1を例えば温度が80℃、相対湿度が85%の環境下において50時間に亘って放置して、放置の前後における反射率の劣化の状態(劣化率:[放置以前の反射率−放置後の反射率]/放置以前の反射率)を測定した。この場合、図3に示すように、第2副記録膜4bを形成するための材料として、Cuを主成分とする材料にZnを添加しなかったときには、劣化率が27%であるのに対し、Cuを主成分とする材料に20at%のZnを添加したときには、劣化率が26%まで低下する。さらに、Znの添加量を30at%、38at%、43at%、49.5at%としたときのそれぞれの反射量の劣化率は、25%、23%、23%、21%となる。したがって、Cuを主成分とする材料に20at%以上50at%未満のZnを添加することにより、反射率の劣化が抑制される。
【0043】
続いて、記録層4の厚み(層厚)とC/N比との関係について説明する。
【0044】
前述したように、記録層4の層厚(第1副記録膜4aの厚みと第2副記録膜4bの厚みの和)を薄くすることによって、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの表面平滑性を向上させることができる結果、C/N比を高くすることができる。しかし、記録層4の層厚が薄過ぎると、記録データの記録前後における光学特性の変化量が小さ過ぎてC/N比が低下する結果、記録データの正常な再生が困難となる。また、記録層4の層厚が厚過ぎると、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの有する内部応力によって光情報記録媒体1にクラックを生じるおそれがあると共に、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの表面平滑性を損なってノイズレベルが高くなる結果、C/N比が低下する。また、記録層4の層厚が厚過ぎると、記録感度が低下するおそれもある。このため、これらの事情に鑑みて記録層4の層厚を規定する必要がある。
【0045】
具体的には、記録層4の層厚が2nm未満のとき、または、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、C/N比が低下し過ぎて記録データの正常な再生が困難となる。一方、記録層4の層厚が5nm以上20nm以下のときには、C/N比が比較的大きな値となって記録データの確実な再生が可能となる。この場合、記録層4の層厚が2nm未満のときには、記録データの記録前後において光学特性が殆ど変化しないため、C/N比が低下する。また、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bの表面平滑性が損なわれることに起因してノイズレベルが高くなってC/N比が低下する。さらに、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、光情報記録媒体1が加熱または冷却されたときや、光情報記録媒体1に撓ませるような力が加えられたときに、第1副記録膜4aおよび第2副記録の有する内部応力に起因して記録層4にクラックが発生する。加えて、記録層4の層厚が40nmを超えるときには、記録感度が低下するのも確認している。したがって、クラックの発生および記録感度の低下を回避しつつ記録データを確実に再生するためには、記録層4の層厚が2nm以上40nm以下の範囲内となるように第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを形成するのが好ましい。また、記録データの再生を一層確実化するためには、記録層4の層厚が5nm以上20nm以下の範囲内となるように第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを形成するのが好ましい。
【0046】
このように、この光情報記録媒体1によれば、Siを主成分とする第1の材料を用いて第1副記録膜4aを形成すると共に、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料を用いて第2副記録膜4bを第1副記録膜4aの近傍に形成したことにより、Znの添加によってノイズ劣化量を低減する(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存することができる。また、Znの添加によって第2副記録膜4bの表面平滑性が向上する結果、ノイズレベルを大幅に低減させることができる。したがって、C/N比を向上させることができる結果、記録データを確実に再生することができる。さらに、比較的小さなパワーのレーザービームLであっても記録部Mを確実に形成することができる。
【0047】
また、この光情報記録媒体1によれば、20at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2副記録膜4bを形成したことにより、ノイズ劣化量を1.9dB以下にまで減少させることができると共に、反射率の劣化率を低減することができる。したがって、記録データを長期に亘って確実に保存し得る光情報記録媒体1を提供することができる。
【0048】
さらに、この光情報記録媒体1によれば、30at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2副記録膜4bを形成したことにより、ノイズ劣化量を1.6dB以下にまで減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って一層確実に保存し得る光情報記録媒体1を提供することができる。
【0049】
また、この光情報記録媒体1によれば、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを互いに接するように形成して記録層4を構成したことにより、記録パワーに調整したレーザービームLを照射した際に第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを容易に混合させて記録部Mを形成することができる。
【0050】
さらに、この光情報記録媒体1によれば、記録層4を覆うようにして光透過層6を形成したことにより、第1誘電体層5aや記録層4等の傷付きを確実に防止することができる。
【0051】
また、この光情報記録媒体1によれば、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2の上に形成して記録層4を構成すると共に、光透過層6の側から記録層4にレーザービームLを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成したことにより、光透過層6を基材2よりも薄厚に形成可能なため、開口数(NA)が大きい対物レンズを備えたピックアップを使用するときであっても、十分なチルトマージンを確保することができる。また、光透過層6の側から記録層4にレーザービームLを照射する構成において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2の上に形成して記録層4を構成するのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームLであっても記録部Mを一層確実に形成することができる。
【0052】
さらに、この光情報記録媒体1によれば、記録層4および光透過層6の間に第1誘電体層5aを形成すると共に、基材2および記録層4の間に第2誘電体層5bを形成したことにより、レーザービームLの照射時(記録部Mの形成時)における基材2や光透過層6の熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。また、記録層4の腐食を回避することができるため、長期に亘って記録データを正常再生可能に保存することができる。
【0053】
また、この光情報記録媒体1によれば、基材2と第2誘電体層5bとの間に反射層3を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部Mと未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【0054】
次に、本発明の他の実施の形態に係る光情報記録媒体1Aについて、図面を参照して説明する。なお、上記した光情報記録媒体1と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0055】
図4に示す光情報記録媒体1Aは、第1誘電体層5a、記録層4、第2誘電体層5b、反射層3および保護層6Aを基材2Aの上にこの順で積層して構成されている。この場合、この光情報記録媒体1Aは、基材2Aの側から記録層4にレーザービームLが照射されることで記録データの記録および再生が可能に構成されている。したがって、基材2Aは、光透過性を有する樹脂材料(一例として、ポリカーボネート樹脂)で厚みが0.5mm以上1.3mm以下の範囲内(一例として、0.6mm程度)となるように射出成形法によって形成されて、レーザービームLを透過可能に構成されている。なお、基材2Aを形成する材料は、レーザービームLを透過可能な材料であればよい。
【0056】
記録層4は、第1誘電体層5aの上に第1副記録膜4a(第1の記録膜)および第2副記録膜4b(第2の記録膜)がこの順で形成されて構成されている。なお、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bを形成する材料、形成方法、および厚み等については、光情報記録媒体1の第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bと同様のため、その説明を省略する。保護層6Aは、記録層4や第2誘電体層5bなどの傷付きを防止する層であって、一例として、紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂などの樹脂材料によってその厚みが1μm以上100μm以下の範囲内(一例として、7μm程度)となるように形成されている。この場合、保護層6Aの厚みが1μm未満のときには、記録層4や第2誘電体層5bなどを保護するのが困難となり、光透過層6の厚みが100μmを超えるときには、均一な層厚の保護層6Aを形成するのが困難となる。この保護層6Aの形成方法としては、樹脂材料をスピンコーティング法などによって塗布した後に硬化させる方法等がある。
【0057】
この光情報記録媒体1Aでは、前述した光情報記録媒体1と同様にして、記録パワーに調整されたレーザービームLが記録層4に照射された際に、第1副記録膜4aの主成分である元素(この場合、Si)と、第2副記録膜4bの主成分である元素(この場合、Cu)とが混合して、図4に示すように、記録部Mが形成される。なお、同図では、レーザービームLが照射された領域において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその厚み方向の全域において全体的に混合して記録部Mが形成された状態を図示しているが、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bがその境界部分において両副記録膜4a,4bの一部同士が部分的に混合したとしても、記録データを正常に再生可能な(十分に読み取り可能な)記録部Mが形成される。この場合、この光情報記録媒体1Aでは、第2副記録膜4bの形成に使用する材料(Cuを主成分とする材料)にZnが添加されているため、Znを添加しない材料を用いて第2副記録膜4bを形成した場合と比較して、ノイズ劣化量が減少すると共に反射率の劣化率が低減されている。
【0058】
また、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2Aの上に形成したことにより、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2Aの上に形成して記録層4を構成したのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームLを照射したとしても、記録部Mが確実に形成される(記録データが確実に記録)される。さらに、記録層4が第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bによって挟み込まれているため、レーザービームLの照射に伴って第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが混合する程度に加熱されたときであっても、基材2などの熱変形が回避される。したがって、ノイズレベルの上昇、C/N比の低下、およびジッタの悪化が回避される。
【0059】
このように、この光情報記録媒体1Aによれば、第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2Aの上に形成して記録層4を構成すると共に、基材2Aの側から記録層4にレーザービームLを照射することによって記録データの記録および再生を可能に構成したことにより、Znを添加した材料を用いて第2副記録膜4bを形成することでノイズ劣化量を減少させる(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存することができる。この場合、基材2Aの側から記録層4にレーザービームLを照射する構成において第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bをこの順で基材2Aの上に形成したことにより、第2副記録膜4bおよび第1副記録膜4aをこの順で基材2Aの上に形成して記録層4を構成したのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームLであっても記録部Mを確実に形成することができる。
【0060】
また、この光情報記録媒体1Aによれば、基材2Aおよび記録層4の間に第1誘電体層5aを形成すると共に、記録層4および保護層6Aの間に第2誘電体層5bを形成したことにより、レーザービームLの照射時(記録部Mの形成時)における基材2Aなどの熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。また、記録層4の腐食を回避することができるため、長期に亘って記録データを正常再生可能に保存することができる。
【0061】
さらに、この光情報記録媒体1Aによれば、第2誘電体層5bと保護層6Aとの間に反射層3を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部Mと未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【0062】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、第1副記録膜4aと第2副記録膜4bとが光情報記録媒体1の厚み方向で隣接している構成を採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、記録層4は、記録パワーに調整されたレーザービームLが照射された際に第1副記録膜4aおよび第2副記録膜4bが互いに混合する領域が形成可能に構成されている限り、適宜変更が可能である。具体的には、例えば、第1副記録膜4aと第2副記録膜4bとの間に極く薄厚の1または複数の誘電体層等を介在させて構成することもできるし、第1副記録膜4aを構成する材料と第2副記録膜4bを構成する材料との混合材料からなる層を両副記録膜4a,4bの間に介在させて構成することができる。また、本発明の実施の形態では、第1副記録膜4aと第2副記録膜4bとの2つの記録膜からなる記録層4を有する光情報記録媒体1を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、両副記録膜4a,4bに加えて、Si、Ge、C、Sn、ZnおよびCuよりなる群から選択した元素を主成分とする材料で形成した1または複数の副記録膜を備えて本発明における記録層を構成することができる。
【0063】
さらに、本発明の実施の形態では、本発明における第1の記録膜に相当する第1副記録膜4aを光透過層6の側に形成すると共に本発明における第2の記録膜に相当する第2副記録膜4bを基材2の側に形成した光情報記録媒体1と、本発明における第1の記録膜に相当する第1副記録膜4aを基材2Aの側に形成すると共に本発明における第2の記録膜に相当する第2副記録膜4bを保護層6Aの側に形成した光情報記録媒体1Aとについて説明したが、本発明はこれに限定されず、光透過層6の側からレーザービームLを照射する構成において光透過層6の側に第2副記録膜4bを形成すると共に基材2の側に第1副記録膜4aを形成して光情報記録媒体を構成することができるし、基材2Aの側からレーザービームLを照射する構成において基材2Aの側に第2副記録膜4bを形成すると共に保護層6Aの側に第1副記録膜4aを形成して光情報記録媒体を構成することもできる。
【0064】
また、本発明の実施の形態では、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bを有する光情報記録媒体1,1Aについて説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明における光情報記録媒体には、第1誘電体層5aおよび第2誘電体層5bの双方または一方が存在しない光情報記録媒体も含まれる。さらに、本発明の実施の形態では、反射層3を有する光情報記録媒体1,1Aについて説明したが、本発明はこれに限定されず、反射層3が存在しない光情報記録媒体も含まれる。また、本発明の実施の形態では、記録データの記録および再生に際して、その波長(λ)が380nm以上450nm以下(一例として、405nm)の範囲内の青紫色レーザービームLを使用する例について説明したが、本発明に係る光情報記録媒体に使用するレーザービームの波長はこれに限定されず、波長(λ)が250nm以上900nm以下の各種レーザービームを使用して記録データを記録再生可能に構成することができる。さらに、本発明の実施の形態において説明した各層の厚みについては、あくまでも例示であってこれに限定されず、適宜変更可能なことは勿論である。
【0065】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光情報記録媒体によれば、Siを主成分とする第1の材料を用いて第1の記録膜を形成すると共に、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料を用いて第2の記録膜を第1の記録膜の近傍に形成したことにより、Znの添加によってノイズ劣化量を低減する(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、高密度記録を可能としつつ、正常再生が可能に長期に亘って記録データを保存することができる。また、Znの添加によって第2の記録膜の表面平滑性が向上する結果、ノイズレベルを大幅に低減させることができる。したがって、C/N比を向上させることができる結果、記録データを確実に再生することができる。さらに、比較的小さなパワーのレーザービームであっても記録部(ピット)を確実に形成することができる。
【0066】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、20at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2の記録膜を形成したことにより、ノイズ劣化量を減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って確実に保存し得る光情報記録媒体を提供することができる。
【0067】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、30at%以上50at%未満の範囲内でZnを添加した第2の材料を用いて第2の記録膜を形成したことにより、ノイズ劣化量を一層減少させることができる。したがって、記録データを長期に亘って一層確実に保存し得る光情報記録媒体を提供することができる。
【0068】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第1および第2の記録膜を互いに接するように形成したことにより、記録パワーに調整したレーザービームを照射した際に第1および第2の記録膜を容易に混合させて記録部を形成することができる。
【0069】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、記録層を覆うようにして保護層を形成したことにより、第1の誘電体層や記録層等の傷付きを確実に防止することができる。また、記録層の腐食を回避することができるため、長期に亘って記録データを正常再生可能に保存することができる。
【0070】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第2の記録膜および第1の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成すると共に、保護層の側から記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成したことにより、保護層を基材よりも薄厚に形成可能なため、開口数(NA)が大きい対物レンズを備えたピックアップを使用するときであっても、十分なチルトマージンを確保することができる。また、保護層の側から記録層にレーザービームを照射する構成において第1の記録膜および第2の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成するのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームであっても記録部を確実に形成することができる。
【0071】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、記録層および保護層の間に第1の誘電体層を形成すると共に、基材および記録層の間に第2の誘電体層を形成したことにより、レーザービームの照射時(記録部の形成時)における基材や保護層の熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。
【0072】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、基材と第2の誘電体層との間に反射層を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部と未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【0073】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第1の記録膜および第2の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成すると共に、基材の側から記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成したことにより、Znを添加した材料で第2の記録膜を形成することでノイズ劣化量を減少させる(経年劣化によるノイズレベルの上昇を抑制する)ことができると共に反射率の劣化率を改善(反射率の低下を抑制)することができる結果、記録データを長期に亘って保存することができる。この場合、基材の側から記録層にレーザービームを照射する構成において第1の記録膜および第2の記録膜をこの順で基材の上に形成したことにより、第2の記録膜および第1の記録膜をこの順で基材の上に形成して記録層を構成したのと比較して、比較的小さなパワーのレーザービームであっても記録部を確実に形成することができる。
【0074】
また、本発明に係る光情報記録媒体によれば、基材および記録層の間に第1の誘電体層を形成すると共に、記録層および保護層の間に第2の誘電体層を形成したことにより、レーザービームの照射時(記録部の形成時)における基材などの熱変形を回避することができる結果、これらの熱変形に起因してノイズレベルが高まる事態を確実に回避することができる。
【0075】
さらに、本発明に係る光情報記録媒体によれば、第2の誘電体層と保護層との間に反射層を形成したことにより、多重干渉効果が一層大きくなって記録部と未記録部との光反射率の差を一層大きくすることができるため、一層確実に記録データを再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る光情報記録媒体1の構成を示す断面図である。
【図2】第2副記録膜4bを形成するための材料におけるZnの添加量とノイズ劣化量との関係を示す特性図である。
【図3】第2副記録膜4bを形成するための材料におけるZnの添加量と反射率の劣化率との関係を示す特性図である。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る光情報記録媒体1Aの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1,1A 光情報記録媒体
2,2A 基材
3 反射層
4 記録層
4a 第1副記録膜
4b 第2副記録膜
5a 第1誘電体層
5b 第2誘電体層
6 光透過層
6A 保護層
L レーザービーム
M 記録部
Claims (11)
- Siを主成分とする第1の材料で形成された第1の記録膜と、Cuを主成分としてZnを添加した第2の材料で前記第1の記録膜の近傍に形成された第2の記録膜とを含んで構成された記録層が基材の上に形成されて、当該記録層にレーザービームを照射することによって記録データの記録および再生が可能に構成されている光情報記媒体。
- 前記第2の材料は、20at%以上50at%未満の範囲内でZnが添加されている請求項1記載の光情報記録媒体。
- 前記第2の材料は、30at%以上50at%未満の範囲内でZnが添加されている請求項2記載の光情報記録媒体。
- 前記記録層は、前記第1および第2の記録膜を互いに接するように形成して構成されている請求項1から3のいずれかに記載の光情報記録媒体。
- 前記記録層を覆うようにして形成された保護層を備えて構成されている請求項1から4のいずれかに記載の光情報記録媒体。
- 前記保護層は、前記レーザービームが透過可能に形成され、前記記録層は、前記第2の記録膜および前記第1の記録膜をこの順で前記基材の上に形成して構成され、
前記保護層の側から前記記録層に前記レーザービームを照射することによって前記記録データの記録および再生が可能に構成されている請求項5記載の光情報記録媒体。 - 前記記録層および前記保護層の間に形成された第1の誘電体層と、前記基材および前記記録層の間に形成された第2の誘電体層とを備えて構成されている請求項6記載の光情報記録媒体。
- 前記基材および前記第2の誘電体層の間に形成された反射層を備えて構成されている請求項7記載の光情報記録媒体。
- 前記基材は、前記レーザービームが透過可能に形成され、前記記録層は、前記第1の記録膜および前記第2の記録膜をこの順で前記基材の上に形成して構成され、
前記基材の側から前記記録層に前記レーザービームを照射することによって前記記録データの記録および再生が可能に構成されている請求項1から5のいずれかに記載の光情報記録媒体。 - 前記基材および前記記録層の間に形成された第1の誘電体層と、前記記録層および前記保護層の間に形成された第2の誘電体層とを備えて構成されている請求項9記載の光情報記録媒体。
- 前記第2の誘電体層および前記保護層の間に形成された反射層を備えて構成されている請求項10記載の光情報記録媒体。
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