JP2005209247A - 光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 記録層に生じた熱を効果的に放熱することができるとともに、所望のように、データを記録することができる光記録媒体を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板11上に、相変化材料を含む記録層23と、光透過層13とを備え、記録層23に、光透過層13を介して、レーザビームが照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成された光記録媒体であって、記録層23と光透過層13の間に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三つの誘電体層24、25、26が形成されていることを特徴とする光記録媒体。
【選択図】 図2
【解決手段】 基板11上に、相変化材料を含む記録層23と、光透過層13とを備え、記録層23に、光透過層13を介して、レーザビームが照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成された光記録媒体であって、記録層23と光透過層13の間に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三つの誘電体層24、25、26が形成されていることを特徴とする光記録媒体。
【選択図】 図2
Description
本発明は、書き換え型の光記録媒体に関するものであり、さらに詳細には、記録層に生じた熱を効果的に放熱することができるとともに、所望のように、データを記録することができる光記録媒体に関するものである。
従来より、デジタルデータを記録するための記録媒体として、記録可能なCDや記録可能なDVDに代表される光記録媒体が広く利用されている。
これらの光記録媒体は、CD−RやDVD−Rのように、データの追記はできるが、データの書き換えができない追記型の光記録媒体と、CD−RWやDVD−RWのように、データの書き換えが可能な書き換え型の光記録媒体とに大別することができる。
これらの光記録媒体のうち、書き換え型光記録媒体においては、記録層の材料として相変化材料が用いられ、相変化材料が結晶状態にある場合の反射率と、非晶質状態にある場合の反射率の差を利用して、データが記録される。
たとえば、データが記録されていない状態においては、記録層の全面が結晶状態にあり、データが記録されると、記録層が、局所的に、非晶質状態に変化させられ、記録マークが形成される。
光記録媒体の記録層に、記録マークを形成して、データを記録するにあたっては、形成すべき記録マークにしたがって、そのパワーが変調されたレーザビームが、記録層に照射される。
具体的には、一例として、光記録媒体の記録層に、データを記録するときには、記録パワーPwと基底パワーPbの間で、パワーが変調されたレーザビームを記録層の所定の領域に照射することによって、記録層の所定の領域が、融点以上に加熱された後に、急冷され、非晶質の領域が形成されて、記録マークが形成される。
一方、光記録媒体の記録層に、記録されたデータを消去するときには、消去パワーPeに設定されたレーザビームを、記録層の記録マークが形成された領域に照射することによって、レーザビームが照射された記録層の領域が、結晶化温度以上の温度に加熱され、徐冷されることによって、非晶質の領域が、結晶化されることにより、記録マークが消去される。
近年においては、より大容量で、かつ、高いデータ転送レートを有する次世代型の光記録媒体の開発が盛んに行われており、書き換え型の光記録媒体においても、同様に、記憶容量の増大が図られている。
こうした光記録媒体においては、レーザビームの波長λを小さくするとともに、対物レンズの開口数NAを大きくして、レーザビームのビームスポット径を小さく絞ることにより、データの記録密度を高め、記録容量の増大が図られている。しかしながら、レーザビームの波長λを小さくするとともに、対物レンズの開口数NAを大きくした場合には、光記録媒体に対するレーザビームの光軸の傾きに許される角度誤差、すなわち、チルトマージンが非常に狭くなる。このため、基板と反対側に、100μm程度の厚さを有する光透過層が設けられ、光透過層側からレーザビームを照射して、データを記録、再生することにより、チルトマージンの拡大を図っている。
しかしながら、上述の光記録媒体においては、レーザビームのビームスポット径を小さく絞るため、ビームスポット内のエネルギー密度が高められ、記録層が、局所的に、非常に高い温度に加熱される。こうして、記録層に生じた熱は、耐熱性の低い紫外線硬化性樹脂を主成分として含む光透過層にも伝わるため、光透過層が破損するおそれがあり、光記録媒体の信頼性の低下を招くという問題があった。
したがって、光記録媒体の信頼性を向上させるためには、記録層に生じた熱が光透過層に伝達されるのを防止するための構成が必要となり、かかる構成を有する書き換え型の光記録媒体として、特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載された書き換え型の光記録媒体においては、記録層と光透過層との間に、B、Al、Ga、In、C、Si、GeおよびSnからなる群より選ばれる選ばれる一種の元素を含む窒化物、酸化物、あるいは、これらの混合物を主成分として含む放熱層が形成されている。かかる放熱層は、高い熱伝導性を有しており、記録層が、局所的に、非常に高い温度に加熱されても、記録層に生じた熱が光透過層に伝わる前に、熱を拡散することができる。
特開2003−006930号公報
上述のように、光記録媒体の信頼性を高めるためには、記録層と光透過層との間に、高い熱電性を有する放熱層を形成することが有効である。しかしながら、こうした放熱層は、相変化材料を含む記録層との密着性が悪いという問題がある。したがって、放熱層を備えた書き換え型の光記録媒体においては、記録層と放熱層の間に、ZnSとSiO2の混合物を主成分として含む誘電体層を形成する必要があった。すなわち、ZnSとSiO2の混合物を主成分として含む誘電体層は、記録層や放熱層に比べて、硬度が低いため、記録層および放熱層のいずれとも密着性が高い。このため、ZnSとSiO2の混合物を主成分として含む誘電体層を、記録層と放熱層の間に、形成することによって、記録層、誘電体層および放熱層の相互の密着性を高めることができる。
しかしながら、ZnSとSiO2の混合物を主成分として含む誘電体層を、相変化材料を含む記録層に隣接して形成した場合には、多数回にわたって、記録層に記録されたデータを書き換えると、記録層の結晶化速度が低下し、所望のように、データを書き換えられなくなるという問題が生じていた。すなわち、多数回にわたって、記録層に記録されたデータを書き換えると、記録層に含まれる相変化材料が、繰り返し、溶融されることになる。このときに、記録層と誘電体層の界面から、誘電体層に含まれる硫黄が、記録層に混入し、この結果、記録層の性質を変化させて、結晶化速度を低下させるという事態を招いていた。
また、近年においては、記録容量のさらなる増大を図るため、二層以上の記録層が、中間層を介して、積層された構造を有する光記録媒体の開発も進められている。
二層以上の記録層が積層される光記録媒体においては、光入射面から遠い側の記録層に、データを記録し、記録されたデータを再生するときに、光入射面から近い側の記録層を介して、レーザビームが照射されることになる。このため、光入射面から近い側の記録層には、高い光透過率を有することが求められ、記録層の厚さを薄くすることが必要となる。
しかしながら、記録層の厚さを薄くすると、誘電体層に含まれる硫黄に対する記録層に含まれる相変化材料の含有比率が、相対的に小さくなるため、記録層が硫黄の影響を受けやすくなり、記録層の結晶化速度の低下を防止することが、より一層、困難となっていた。
したがって、本発明の目的は、記録層に生じた熱を効果的に放熱することができるとともに、所望のように、データを記録することができる光記録媒体を提供することにある。
本発明のかかる目的は、基板上に、相変化材料を含む記録層と、光透過層とを備え、前記記録層に、前記光透過層を介して、レーザビームが照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成された光記録媒体であって、前記記録層と前記光透過層の間に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三つの誘電体層が形成されていることを特徴とする光記録媒体によって達成される。
本明細書において、元素を主成分として含むとは、ある層に含まれる元素のうち、その元素の含有率が最も大きいことを意味する。
光記録媒体において、所望のように、データを記録するには、データを記録したときに、記録層に生じた熱が、他の層に影響を与えないように、光記録媒体に適切な放熱処理が施されている必要がある。また、記録層の近傍に、他の層を形成する場合には、記録層の記録特性を阻害しないように、記録層との相性を考慮する必要があり、さらに、光記録媒体の信頼性を高めるためには、各層の密着性が、相互に高いことも必要である。このため、記録層と光透過層の間に形成される層に対しては、放熱特性、記録層との相性、密着性などの様々な条件が要求され、これらの条件を、すべて満たすことは困難である。
しかしながら、本発明においては、記録層と光透過層の間に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三層の誘電体層が形成されており、求められる放熱特性、記録層との相性、密着性に応じて、適切な誘電体材料を選択し、各誘電体層を形成することができるから、記録層と光透過層の間に形成される層に課される様々な条件を満たすことが可能になる。したがって、本発明によれば、記録層に生じた熱を効果的に放熱することができるとともに、所望のように、データを記録することができる。
本発明の好ましい実施態様においては、前記記録層と前記光透過層の間に、第一の誘電体層と、第二の誘電体層と、第三の誘電体層とが、前記レーザビームの入射面側から順に、積層され、前記第一の誘電体層が、前記第二の誘電体層より高い熱伝導性を有しており、前記第二の誘電体層が、前記第一の誘電体層および前記第三の誘電体層より低い硬度を有しており、前記第三の誘電体層が、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含んでいる。
本発明においては、第一の誘電体層は、第二の誘電体層より高い熱伝導性を有しており、記録層に生じた熱を放熱する放熱層として機能する。このため、記録層が、局所的に、非常に高い温度に加熱されても、記録層に生じた熱が光透過層に伝わる前に、効果的に熱を拡散することができる。したがって、本発明によれば、光透過層が高温に加熱されるのを防止することができ、光記録媒体の信頼性を向上させることが可能になる。
また、本発明においては、第二の誘電体層が、第一の誘電体層および第三の誘電体層より低い硬度を有している。したがって、本発明によれば、第一の誘電体層、第二の誘電体層および第三の誘電体層の相互の密着性を高めることができる。
さらに、本発明においては、第三の誘電体層が、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含んでいる。
本明細書において、実質的に硫黄を含まないとは、不純物として硫黄が含まれている以外には、第三の誘電体層に、硫黄が含まれていないことを意味する。
多数回にわたって、記録層に記録されたデータが書き換えられると、記録層の結晶化速度の低下を招き、所望のように、記録層に記録されたデータを書き換えられなくなるおそれがある。しかしながら、本発明においては、記録層の近傍に形成される第三の誘電体層が、実質的に硫黄を含まないから、記録層に含まれる相変化材料が、多数回にわたって、溶融されても、第三の誘電体層に含まれる元素の影響を受けて、記録層の性質が変化することがなく、記録層の結晶化速度が低下するのを確実に防止することができる。したがって、本発明によれば、記録層に記録されたデータを、所望のように、繰り返し、書き換えることが可能となる。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記第一の誘電体層が、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Be、ZnおよびSnからなる群より選ばれる選ばれる一種の元素を含む窒化物、酸化物、あるいは、これらの混合物を主成分として含んでいる。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記第三の誘電体層が、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含んでおり、第三の誘電体層が、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含んでいる場合には、記録層に生じた熱を、より効果的に、第一の誘電体層側に拡散することができる。
第三の誘電体層が、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含んでいる場合に、記録層に生じた熱を、より効果的に、第一の誘電体層側に拡散できる理由は、必ずしも明らかではないが、第三の誘電体層を、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含むように形成したことにより、第三の誘電体層の熱伝導性が高められたためではないかと推測される。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記第三の誘電体層が、酸化ジルコニウムを主成分として含み、立方晶系の結晶質を有している。
こうした場合には、記録層に生じた熱を、より効果的に、第一の誘電体層側に拡散することができる。一般に、酸化ジルコニウムは、熱伝導性が低い材料として知られているが、本発明においては、酸化ジルコニウムが立方晶系の結晶質を有するように、形成されており、このため、第三の誘電体層の熱伝導性を高めることができたのではないかと考えられる。
本発明においては、第三の誘電体層が、酸化ジルコニウムを主成分として含み、立方晶系の結晶質を有している場合には、各結晶体が、20nm以下の結晶粒径を有していることが、より好ましい。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記記録層の近傍に形成される反射層をさらに備え、前記記録層と前記反射層の間に、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含む誘電体層が形成されている。
本発明によれば、記録層に、所望のように、記録マークを形成して、データを記録することができる。反射層をさらに備え、記録層と反射層の間に、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含む誘電体層が形成された場合に、記録層に、所望のように、記録マークを形成して、データを記録することができる理由は、必ずしも明らかではないが、記録層と反射層の間に形成される誘電体層の熱伝導性が高められたため、その結果として、記録層に生じた熱を、反射層側に効果的に拡散することが可能となり、冷却効率を高めることができたためではないかと推測される。
本発明においては、前記反射層が、金属を主成分として含んでいることが好ましい。
反射層は、Mg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Ag、Pt、Auなどによって、形成することができ、これらのうちでも、高い反射率を有しているAl、Au、Ag、Cu、または、AgとCuとの合金などのこれらの金属の少なくとも1つを含む合金などの金属材料が、反射層を形成するために、好ましく用いられる。とくに、反射層が、Agを含んでいる場合には、その表面が優れた平坦性を有するように、反射層を形成することができ、記録層に記録されたデータを再生するときの再生信号のノイズレベルを最小限に抑制することが可能となる。
しかしながら、その一方で、Agは、硫黄と高い反応性を有しているため、反射層の近傍に、硫黄を含む層が形成されると、反射層に含まれるAgと、反射層の近傍に形成された層に含まれる硫黄が反応して、反射層の表面が腐食されるという新たな問題が生じるが、本発明においては、反射層の近傍に形成される誘電体層が、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含み、実質的に硫黄を含まないから、反射層の表面が腐食されるのを回避することができ、高い保存信頼性を確保することが可能となる。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、380nmないし450nmの波長λを有するレーザビームが、0.7ないし0.9の開口数NAを有する対物レンズを介して、照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成されている。
本発明の前記目的はまた、基板上に、相変化材料を含み、少なくとも中間層を介して、積層された複数の記録層と、光透過層とを備え、前記複数の記録層に、前記光透過層を介して、レーザビームが照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成された光記録媒体であって、前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記光透過層との間、および前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記中間層との間の少なくとも一方に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三つの誘電体層が形成されていることを特徴とする光記録媒体によって達成される。
本発明においては、前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記光透過層との間、および前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記中間層との間の少なくとも一方に、第一の誘電体層と、第二の誘電体層と、第三の誘電体層とが、前記レーザビームの入射面側から順に、積層され、前記第一の誘電体層が、前記第二の誘電体層より高い熱伝導性を有しており、前記第二の誘電体層が、前記第一の誘電体層および前記第三の誘電体層より低い硬度を有しており、前記第三の誘電体層が、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含んでいる。
本発明によれば、記録層に生じた熱を効果的に放熱することができるとともに、所望のように、データを記録することができる光記録媒体を提供することができる。
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
図1は、本発明の好ましい実施態様にかかる光記録媒体の略斜視図であり、図2は、図1のAで示される部分の略拡大断面図である。
図1に示されるように、本実施態様にかかる光記録媒体1は、円板状をなし、図2において、矢印で示される方向から、レーザビームが照射されるように構成されている。
図2に示されるように、本実施形態にかかる光記録媒体1は、支持基板11と、支持基板11上に形成された情報層20と、情報層20上に形成された光透過層13とを備えている。
支持基板11は、光記録媒体1の機械的な支持体として、機能するものである。
支持基板11を形成するための材料は、光記録媒体1の支持体として機能することができれば、とくに限定されるものではなく、たとえば、ガラス、セラミック、樹脂などによって、形成することができる。これらのうち、成形の容易性の観点から、樹脂が好ましく使用される。このような樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、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、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、加工性、光学特性などの点から、ポリカーボネート樹脂、オレフィン樹脂がとくに好ましく、本実施形態においては、支持基板11は、ポリカーボネート樹脂によって形成される。
本実施形態においては、支持基板11は、約1.1mmの厚さを有している。
本実施形態においては、レーザビームは、支持基板11とは反対側に位置する光透過層13を介して、照射されるから、支持基板11が、光透過性を有していることは必ずしも必要ではない。
支持基板11の表面には、交互に、グルーブ11aおよびランド11bが形成されている。支持基板11の表面に形成されたグルーブ11aおよび/またはランド11bは、情報層20にデータを記録する場合、および情報層20からデータを再生する場合において、レーザビームのガイドトラックとして機能する。グルーブ11aの深さは、λ/(18n)ないしλ/(4n)(λは、レーザビームの波長であり、nは、光透過層13の屈折率である。)に設定することが好ましく、グルーブ11aのピッチは、0.2μmないし0.4μmに設定することが好ましい。
情報層20は、図2に示されるように、支持基板11上に形成された反射層21と、反射層21上に形成された第四の誘電体層22と、第四の誘電体層22上に形成された記録層23と、記録層23上に形成された第三の誘電体層24と、第三の誘電体層24上に形成された第二の誘電体層25と、第二の誘電体層25上に形成された第一の誘電体層26とを備え、第一の誘電体層26、第二の誘電体層25および第三の誘電体層24は、互いに異なる誘電体材料を主成分として含んでいる。
反射層21は、光透過層13を介して、記録層23に照射されるレーザビームを反射し、再び、光透過層13から出射させる役割を果たすとともに、レーザビームの照射によって、記録層23に生じた熱を効果的に放熱させる役割を果たす。
反射層21は、金属を主成分として含んでいる。本明細書において、元素を主成分として含むとは、ある層に含まれる元素のうち、その元素の含有率が最も大きいことを意味する。
反射層21は、Mg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Ag、Pt、Auなどによって、形成することができ、これらのうちでも、高い反射率を有しているAl、Au、Ag、Cu、または、AgとCuとの合金などのこれらの金属の少なくとも1つを含む合金などの金属材料が、反射層21を形成するために、好ましく用いられる。とくに、反射層21が、Agを含んでいる場合には、その表面が優れた平坦性を有するように、反射層21を形成することができ、記録層23に記録されたデータを再生するときの再生信号のノイズレベルを低減することが可能となる。
反射層21の厚さは、とくに限定されるものではないが、10ないし300nmであることが好ましく、20nmないし200nmであることが、とくに好ましい。反射層21の厚さが10nm未満であると、反射層21の反射率を十分に高くすることが困難になるとともに、記録層23に生じた熱を放熱することが困難になり、その一方で、反射層21の厚さが200nmを越えていると、反射層21の成層に長い時間を要するため、生産性が低下し、また、内部応力などによって、クラックが発生するおそれがある。
第四の誘電体層22および第三の誘電体層24は、記録層23を物理的、化学的に保護するとともに、記録層23から反射層21および第一の誘電体層26への熱の拡散を制御し、さらに、記録層23に記録されたデータを再生するときの光学特性を調整する機能を有している。
本実施態様においては、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24は、熱伝導性が高く、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含み、具体的には、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24は、酸化ジルコニウムを主成分として含むように形成されている。また、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24は、立方晶系の結晶質を有するとともに、各結晶体の結晶粒径が20nm以下となるように形成されている。
ここに、本明細書において、実質的に硫黄を含まないとは、不純物として硫黄が含まれている以外には、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24に、硫黄が含まれていないことを意味する。
第四の誘電体層22および第三の誘電体層24は、たとえば、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法によって、形成することができる。気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。
第四の誘電体層22および第三の誘電体層24の厚さは、いずれも、3nmないし15nmであることが好ましい。第四の誘電体層22および第三の誘電体層24の厚さが、3nm未満の場合には、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24を連続層として形成することが困難となり、15nmを越える場合には、第四の誘電体層22および第三の誘電体層24を成層するときに生じる内部応力が大きくなり、クラックが入りやすくなる。
記録層23は、データが記録される層である。記録層23は、相変化材料を含んで形成されており、相変化材料が結晶状態にある場合の反射率と、非晶質状態にある場合の反射率の差を利用して、記録層23にデータが記録され、記録層23からデータが再生される。
記録層23を形成するための相変化材料は、とくに限定されるものではないが、記録層23は、Sb、Te、Ge、TbおよびMnからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む相変化材料を含んで形成されるのが好ましい。
記録層23が、Sb、Te、GeおよびTbを含む相変化材料を含んでいるときには、Sbの含有量が65原子%ないし90原子%であり、Teの含有量が0原子%ないし20原子%であり、Geの含有量が2原子%ないし20原子%であり、Tbの含有量が2ないし15原子%であることが好ましく、記録層23が、Sb、Te、GeおよびMnを含む相変化材料を含んでいるときには、Mnの含有量が2原子%ないし15原子%である点を除いて、記録層23が、Sb、Te、GeおよびTbを含む相変化材料を含んでいるときと同様に、形成されることが好ましい。
記録層23は、たとえば、記録層23の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法によって、形成することができる。気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。
記録層23は、2nmないし40nmの厚さに形成されることが好ましく、より好ましくは、4nmないし30nmの厚さを有するように形成され、さらに好ましくは、5nmないし20nmの厚さを有するように形成される。
記録層23の厚さが、2nm未満のときには、記録前後における光学特性の差が少なくなり、データを再生したときに、高いC/N比の再生信号を得ることができなくなり、一方、記録層23の厚さが、40nmよりも厚いときには、データを記録するのに必要な熱容量が増大し、記録感度が悪化して、記録マークの形成が困難となる。
第二の誘電体層25は、第三の誘電体層24と、後述する第一の誘電体層26との密着性を高めるための緩衝層として機能する。
第二の誘電体層25は、第三の誘電体層24および第一の誘電体層26に比べて、硬度が低く、第三の誘電体層24および第一の誘電体層26のいずれとも密着性の高い誘電体材料を主成分として含んでいる。
第二の誘電体層25を形成するための材料は、高い光透過性を有し、かつ、第三の誘電層24および第一の誘電体層26との密着性が、高い材料であれば、とくに限定されるものではなく、本実施態様においては、第二の誘電体層25は、ZnSとSiO2の混合物を主成分として含んでいる。
第二の誘電体層25が、ZnSとSiO2の混合物を主成分として含む場合には、ZnSとSiO2のモル比は、80:20であることが好ましい。ZnSのモル比が、80%未満の場合には、第二の誘電体膜25の屈折率が低下して、記録マークが形成された領域と、記録マークが形成されていない領域との反射率の差が低下するおそれがある。
第二の誘電体層25は、たとえば、第二の誘電体層25の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法によって、形成することができる。気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。
第二の誘電体層25の厚さは、5nmないし20nmであることが好ましい。第二の誘電体層25の厚さが、5nm未満の場合には、第二の誘電体層25にクラックが入りやすくなり、20nmを越える場合には、放熱効果が低下するおそれがある。
第一の誘電体層26は、第三の誘電体層24および第二の誘電体層25を介して、記録層23から伝達された熱を放熱する放熱層として機能する。
第一の誘電体層26は、記録層23に生じた熱を効果的に放熱するために、第二の誘電体層25よりも高い熱伝導性を有し、かつ、高い光透過性を有する誘電体材料を主成分として含んでいる。具体的には、第一の誘電体層26は、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Be、ZnおよびSnからなる群より選ばれる選ばれる一種の元素を含む窒化物、酸化物、あるいは、これらの混合物から形成されることが好ましい。
第一の誘電体層26は、たとえば、第一の誘電体層26の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法によって、形成することができる。気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。
第一の誘電体層26は、20nmないし70nmの厚さを有するように形成されるのが好ましい。第一の誘電体層26の厚さが、20nm未満の場合には、十分な放熱効果が得られず、70nmを越える場合には、成膜時間が長くなり、生産性が低下するおそれがある。
光透過層13は、レーザビームを透過させる層であり、その一方の表面によって、光入射面13aが構成されている。
光透過層13を形成するための材料は、レーザビームに対して、高い光透過性を有していれば、とくに限定されるものではないが、アクリル系やエポキシ系などの紫外線硬化性樹脂を用いることが好ましい。
光透過層13は、紫外線硬化性樹脂を用いたスピンコーティング法や、光透過性樹脂によって形成されたシートを、接着剤を用いて、接着することによって、形成することができる。
光透過層13は、10μmないし300μmの厚さを有するように形成されることが好ましく、50μmないし150μmの厚さを有するように形成されることが、より好ましい。
以上のような構成を有する光記録媒体1には、次のようにして、データが記録される。
本実施態様において、光記録媒体1にデータを記録するにあたっては、光透過層13の光入射面13aを介して、380nmないし450nmの波長λを有するレーザビームが、0.7ないし0.9の開口数NAを有する対物レンズを介して、照射される。
記録層23にデータを記録するにあたっては、記録パワーPw、消去パワーPeおよび基底パワーPbの間で、パワーが変調されたレーザビームが、記録層23にフォーカスされ、光透過層13を介して、記録層23に照射される。レーザビームの記録パワーPw、基底パワーPbおよび消去パワーPeは、Pw>Pe>Pbの関係を満たしている。
レーザビームが、記録層23に照射されると、記録パワーPwに設定されたレーザビームが照射された記録層23の所定の領域が、融点以上に加熱され、その後、急冷されることにより、非晶質の領域が形成されて、記録マークが形成される。こうして、記録層23にデータが記録される。
本実施態様においては、380nmないし450nmの短波長を有するレーザビームを、0.7ないし0.9の高開口数NAを有する対物レンズを介して、レーザビームを照射し、データが記録されるため、記録層23が、局所的に、非常に高い温度に加熱される。こうして、記録層23に生じた熱は、耐熱性の低い光透過層13にも伝わるため、光透過層13が高温に加熱されるおそれがある。
しかしながら、本実施態様においては、記録層23と光透過層13との間に、放熱層として機能する第一の誘電体層26が形成されており、記録層23が、局所的に、非常に高い温度に加熱されても、記録層23に生じた熱が光透過層13に伝わる前に、効果的に熱を拡散することができる。したがって、光透過層13が高温に加熱されるのを防止することができ、光記録媒体の信頼性を向上させることが可能になる。
また、本実施態様においては、記録層23を挟むように、酸化ジルコニウムを主成分として含む第三の誘電体層24および第四の誘電体層22が形成されており、本発明者の研究によれば、このような場合には、記録層23に、所望のように、記録マークを形成して、データを記録することができるのが見出されている。
記録層23を挟むように、酸化ジルコニウムを主成分として含む第三の誘電体層24および第四の誘電体層22を形成した場合に、記録層23に、所望のように、記録マークを形成して、データを記録することができる理由は、必ずしも明らかではないが、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22を、酸化ジルコニウムを主成分として含むように形成したことにより、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22の熱伝導性が高くなり、その結果として、記録層23に生じた熱を、第一の誘電体層26側と反射層21側のそれぞれに、効果的に拡散することが可能となり、冷却効率を高めることができたためではないかと推測される。一般に、酸化ジルコニウムは、熱伝導性が低い材料として知られているが、本実施態様においては、酸化ジルコニウムが立方晶系の結晶質を有するように、形成されており、このため、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22の熱伝導性を高めることができたのではないかと考えられる。
また、記録層23に記録されたデータが書き換えられる場合には、記録層23にデータを記録するときと同様に、記録パワーPw、消去パワーPeおよび基底パワーPbの間で、パワーが変調されたレーザビームが、記録層23に照射される。
レーザビームが、記録層23に照射されると、記録パワーPwに設定されたレーザビームが照射された領域が、融点以上に加熱され、その後、急冷されることにより、非晶質の領域が形成されるとともに、消去パワーPeに設定されたレーザビームが照射された領域が、結晶化温度以上の温度に加熱され、徐冷されることにより、結晶化される。こうした非晶質領域の形成と、結晶質領域の形成とが、記録マークを新たに形成すべき領域と、記録マークを消去すべき領域とに対応付けて、行われることにより、記録層23に記録されたデータが書き換えられる。記録層23に含まれる相変化材料の非晶質と結晶質の変化は、可逆的であるため、記録層23に記録されたデータは、繰り返し、書き換えることが可能である。
しかしながら、多数回にわたって、記録層23に記録されたデータが書き換えられると、記録層23の結晶化速度の低下を招き、所望のように、記録層23に記録されたデータを書き換えられなくなるおそれがある。
本実施態様においては、記録層23の近傍に形成される第三の誘電体層24および第四の誘電体層22が、酸化ジルコニウムを主成分として含み、実質的に硫黄を含まないから、記録層23に含まれる相変化材料が、多数回にわたって、溶融されても、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22に含まれる元素の影響を受けて、記録層の性質が変化することがなく、記録層23の結晶化速度が低下するのを確実に防止することができる。したがって、本実施態様によれば、記録層23に記録されたデータを、所望のように、繰り返し、書き換えることが可能になる。
一方、記録層23に記録されたデータは、次のようにして、再生される。
記録層23に記録されたデータを再生する場合には、再生パワーPrに設定されたレーザビームが、記録層23にフォーカスされ、光透過層13を介して、記録層23に照射される。
記録層23に照射されたレーザビームは、記録層23および反射層21によって反射され、反射されたレーザビームの光量が検出されることによって、記録層23に記録されたデータが再生される。
本実施態様においては、反射層21が、Agを含んでおり、その表面が優れた平坦性を有するように、反射層21を形成することができるから、記録層23に記録されたデータを再生するときの再生信号のノイズレベルを低減することが可能となる。しかしながら、その一方で、Agは、硫黄と高い反応性を有しているため、反射層21の近傍に、硫黄を含む誘電体層が形成されると、反射層21に含まれるAgと、反射層21の近傍に形成された誘電体層に含まれる硫黄が反応して、反射層21の表面が腐食されるという新たな問題が生じるが、本実施態様においては、反射層21と記録層23の間に形成される第四の誘電体層22が、酸化ジルコニウムを主成分として含み、実質的に硫黄を含まないから、反射層21の表面が腐食されるのを回避することが可能となる。
また、本実施態様においては、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22が、立方晶系の結晶質で、結晶粒径が20nm以下の結晶体を有する酸化ジルコニウムを主成分として含むように、形成されており、本発明者の研究によれば、このような場合には、その表面が、きわめて高い平坦性を有するように、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22を形成し得ることが見出されている。
したがって、本実施態様によれば、第三の誘電体層24および第四の誘電体層22の表面が、いずれも、きわめて高い平坦性を有しており、記録層23に記録されたデータを再生したときの再生信号に含まれるノイズレベルを、より一層、低減することが可能となる。
図3は、本発明の好ましい実施態様にかかる光記録媒体の略斜視図であり、図4は、図3のBで示される部分の略拡大断面図である。
図4に示されるように、本実施態様にかかる光記録媒体10は、支持基板11上に形成された第一の情報層20と、第一の情報層20上に形成された中間層12と、中間層12上に形成された第二の情報層30と、第二の情報層30上に形成された光透過層13とを備えている。
第一の情報層20は、図2に示される情報層20と同様の構成を有している。
中間層12は、第一の情報層20と第二の情報層30とを物理的および光学的に十分な距離をもって離間させる機能を有している。
中間層12の表面には、交互に、グルーブ12aおよびランド12bが形成されており、中間層12の表面に形成されたグルーブ12aおよび/またはランド12bは、第二の情報層30にデータを記録する場合、および第二の情報層30からデータを再生する場合において、レーザビームのガイドトラックとして、機能する。中間層12の表面に形成されたグルーブ12aの深さおよびピッチは、支持基板11の表面に設けられたグルーブ11aの深さおよびピッチと同程度に設定することができる。
中間層12は、レーザビームが通過するため、高い光透過率を有していることが必要であるが、必ずしも透明である必要はなく、第一の情報層20にデータを記録し、記録されたデータを再生するために必要な光量を透過させるのに十分な光透過率を有していればよい。
中間層12を形成するための材料は、レーザビームに対して、高い光透過性を有していれば、とくに限定されるものではないが、光透過層13と同様に、紫外線硬化性アクリル樹脂を用いることが好ましい。
中間層12は、10μmないし40μmの厚さを有することが好ましく、15μmないし35μmの厚さを有することが、さらに好ましい。
第二の情報層30は、図4に示されるように、中間層12上に形成された反射層31と、反射層31上に形成された第四の誘電体層32と、第四の誘電体層32上に形成された記録層33と、記録層33上に形成された第三の誘電体層34と、第三の誘電体層34上に形成された第二の誘電体層35と、第二の誘電体層35上に形成された第一の誘電体層36とを備えている。これら反射層31、第四の誘電体層32、記録層33、第三の誘電体層34、第二の誘電体層35および第一の誘電体層36は、それぞれ、第一の情報層20中の反射層21、第四の誘電体層22、記録層23、第三の誘電体層24、第二の誘電体層25および第一の誘電体層26と同様の構成を有している。
図4に示される光記録媒体10においては、第一の情報層20にデータを記録し、記録されたデータを再生するときに、第二の情報層30を介して、第一の情報層20に、レーザビームを照射するため、第二の情報層30が、ある程度、高い光透過性を有する必要がある。したがって、第二の情報層30の厚さを薄く形成する必要があり、第二の情報層30に含まれる各種の層のうちでも、光透過性の低い反射層31および記録層33の厚さを薄くすることが必要である。
しかしながら、反射層31は、レーザビームを透過する一方で、第二の情報層30に記録されたデータが再生されるときに、レーザビームを反射する役割を担うため、レーザビームに対して、ある程度の反射率を有している必要がある。したがって、反射層31は、第一の情報層20中の反射層21に比べて、薄く形成されるが、レーザビームに対して、ある程度の反射率を確保できる程度の厚さに形成される。具体的には、反射層31は、3nmないし20nmの厚さを有していることが好ましく、3nmないし15nmの厚さを有していることが、さらに好ましい。
また、記録層33においても、レーザビームを透過する一方で、データが記録される層としても機能するため、データを記録し、記録されたデータを再生するのに十分な記録特性、再生特性を有している必要がある。したがって、記録層33は、第一の情報層20中の記録層23に比べて、薄く形成されるが、データを記録し、記録されたデータを再生するのに十分な記録特性、再生特性を確保できる程度の厚さに形成される。具体的には、記録層33は、3nmないし10nmの厚さを有していることが好ましく、5nmないし8nmの厚さを有していることが、さらに好ましい。
以上のような構成を有する光記録媒体10には、次のようにして、データが記録される。
本実施態様において、光記録媒体10にデータを記録し、または光記録媒体10に記録されたデータを書き換えるにあたっては、380nmないし450nmの波長λを有するレーザビームが、0.7ないし0.9の開口数NAを有する対物レンズを介して、光記録媒体10に照射され、第一の情報層20および第二の情報層30のいずれかに、レーザビームがフォーカスされる。
第二の情報層30にデータを記録し、または第二の情報層30に記録されたデータを書き換える場合には、記録パワーPw、消去パワーPeおよび基底パワーPbの間で、パワーが変調されたレーザビームが、第二の情報層30中の記録層33にフォーカスされ、光透過層13を介して、記録層33に照射される。
レーザビームが、記録層33に照射されると、非晶質領域および結晶質領域が形成されて、記録層33にデータが記録され、または記録層33に記録されたデータが書き換えられる。
記録層33は、第一の情報層20中の記録層23に比べて、薄く形成されているため、記録層33の近傍に、硫黄を含む誘電体層が形成されると、その誘電体層に含まれる硫黄の影響を受けやすいが、本実施態様においては、記録層33の近傍に形成される第三の誘電体層34および第四の誘電体層32が、酸化ジルコニウムを主成分として含み、実質的に硫黄を含まないから、記録層33に含まれる相変化材料が、多数回にわたって、溶融されても、第三の誘電体層34および第四の誘電体層32に含まれる元素の影響を受けて、記録層33の性質が変化することがなく、記録層33の結晶化速度が低下するのを確実に防止することができる。したがって、本実施態様によれば、記録層33が薄く形成されても、記録層33に記録されたデータを、所望のように、繰り返し、書き換えることが可能になる。
また、本実施態様においては、記録層33を挟むように、酸化ジルコニウムを主成分として含む第三の誘電体層34および第四の誘電体層32が形成されており、このような場合には、記録層33に生じた熱を、効果的に拡散することが可能となり、第二の情報層30の冷却効率を高めることができる。こうして、第二の情報層30が、優れた放熱性を有するから、反射層31を薄く形成しても、レーザビームのパワーが記録パワーPwから基底パワーPbに切り替えられるのに応じて、記録層33を、速やかに、冷却することでき、記録層33に、所望のように、記録マークを形成して、データを記録することが可能となる。
また、第一の情報層20にデータを記録し、または第一の情報層20に記録されたデータを書き換える場合には、記録パワーPw、消去パワーPeおよび基底パワーPbの間で、パワーが変調されたレーザビームが、第一の情報層20中の記録層23にフォーカスされ、光透過層13および第二の情報層30を介して、記録層23に照射される。
本実施態様においては、記録層33および反射層31を薄く形成することができるから、第二の情報層30の光透過性を高くすることが可能となる。したがって、レーザビームが、第二の情報層30を透過する際に、レーザビームの光量が減少するのを最小限に抑制することができ、第一の情報層20に、所望のように、データを記録することが可能となる。
一方、第一の情報層20に記録されたデータは、次のようにして、再生される。
第一の情報層20中の記録層23に記録されたデータを再生する場合には、再生パワーPrに設定されたレーザビームが、第一の情報層20にフォーカスされ、光透過層13を介して、第一の情報層20に照射される。
第一の情報層20に照射されたレーザビームは、記録層23および反射層21によって反射され、反射されたレーザビームの光量が検出されることによって、第一の情報層20に記録されたデータが再生される。
本実施態様においては、第二の情報層30の光透過性を高くすることができるから、レーザビームが、第二の情報層30を透過するときと、記録層23および反射層21によって反射されたレーザビームが、第二の情報層30を透過するときとで、ともに、レーザビームの光量が減少するのを最小限に抑制することができ、第一の情報層20に記録されたデータを、所望のように、再生することが可能となる。
本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、図1ないし図4に示された実施態様においては、光記録媒体1、10の第三の誘電体層24、34および第四の誘電体層22、32は、それぞれ、酸化ジルコニウムを主成分として含んでいるが、本発明は、これに限られるものではない。すなわち、第三の誘電体層24、34および第四の誘電体層22、32は、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含んでいればよく、酸化ジルコニウムに代えて、Mgを含む酸化物、あるいはZrおよびMgを含む酸化物を主成分として含んでいてもよい。Mgを含む酸化物は、立方晶系の結晶構造を有していなくても、熱伝導性が高いため、第三の誘電体層24、34および第四の誘電体層22、32が、Mgを含む酸化物を主成分として含む場合には、必ずしも、Mgを含む酸化物が立方晶系の結晶構造を有している必要はない。
また、図1ないし図4に示された実施態様においては、光記録媒体1、10の第三の誘電体層24、34および第四の誘電体層22、32が、いずれも、酸化ジルコニウムを主成分として含むように形成されているが、本発明は、これに限られるものではなく、少なくとも、第三の誘電体層24、34が、酸化ジルコニウムを主成分として含むように形成されていればよい。
また、図4に示された実施態様においては、光記録媒体10は、支持基板11と、第一の情報層20と、中間層12と、第二の情報層30と、光透過層13を備え、第一の情報層20および第二の情報層30が、いずれも、第二の誘電体層より高い熱伝導性を有する第一の誘電体層と、第一の誘電体層および第三の誘電体層より低い硬度を有する第二の誘電体層と、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含む第三の誘電体層とを備えているが、本発明は、これに限られるものではなく、第一の情報層20および第二の情報層30の少なくとも一方が、第二の誘電体層より高い熱伝導性を有する第一の誘電体層と、第一の誘電体層および第三の誘電体層より低い硬度を有する第二の誘電体層と、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含む第三の誘電体層とを備えていればよい。
また、図4に示された実施態様においては、光記録媒体10は、二層の情報層が設けられているが、本発明は、二層の情報層を有する光記録媒体に限定されるものではなく、広く、二層以上の情報層を有する光記録媒体に適用することができる。
さらに、図1ないし図4に示される実施態様においては、光記録媒体1、10は、光透過層13を備えているが、光透過層13に代えて、または、光透過層13の表面上に、ハードコート組成物を主成分として含むハードコート層を設けてもよいし、さらに、潤滑性や防汚性の機能を付与するために、ハードコート層に潤滑剤を含ませてもよいし、ハードコート層の表面上に、潤滑剤を主成分として含む潤滑層を、別途、設けるようにしてもよい。
1 光記録媒体
10 光記録媒体
11 支持基板
11a グルーブ
11b ランド
12 中間層
12a グルーブ
12b ランド
13 光透過層
20 第一の情報層
21 反射層
22 第四の誘電体層
23 記録層
24 第三の誘電体層
25 第二の誘電体層
26 第一の誘電体層
30 第二の情報層
31 反射層
32 第四の誘電体層
33 記録層
34 第三の誘電体層
35 第二の誘電体層
36 第一の誘電体層
10 光記録媒体
11 支持基板
11a グルーブ
11b ランド
12 中間層
12a グルーブ
12b ランド
13 光透過層
20 第一の情報層
21 反射層
22 第四の誘電体層
23 記録層
24 第三の誘電体層
25 第二の誘電体層
26 第一の誘電体層
30 第二の情報層
31 反射層
32 第四の誘電体層
33 記録層
34 第三の誘電体層
35 第二の誘電体層
36 第一の誘電体層
Claims (9)
- 基板上に、相変化材料を含む記録層と、光透過層とを備え、前記記録層に、前記光透過層を介して、レーザビームが照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成された光記録媒体であって、前記記録層と前記光透過層の間に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三つの誘電体層が形成されていることを特徴とする光記録媒体。
- 前記記録層と前記光透過層の間に、第一の誘電体層と、第二の誘電体層と、第三の誘電体層とが、レーザビームの入射面側から順に、積層され、前記第一の誘電体層が、前記第二の誘電体層より高い熱伝導性を有しており、前記第二の誘電体層が、前記第一の誘電体層および前記第三の誘電体層より低い硬度を有しており、前記第三の誘電体層が、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含んでいることを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。
- 基板上に、相変化材料を含み、少なくとも中間層を介して、積層された複数の記録層と、光透過層とを備え、前記複数の記録層に、前記光透過層を介して、レーザビームが照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成された光記録媒体であって、前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記光透過層との間、および前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記中間層との間の少なくとも一方に、互いに異なる誘電体材料を主成分として含む少なくとも三つの誘電体層が形成されていることを特徴とする光記録媒体。
- 前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記光透過層との間、および前記複数の記録層のうちの少なくとも一つの記録層と前記中間層との間の少なくとも一方に、第一の誘電体層と、第二の誘電体層と、第三の誘電体層とが、前記レーザビームの入射面側から順に、積層され、前記第一の誘電体層が、前記第二の誘電体層より高い熱伝導性を有しており、前記第二の誘電体層が、前記第一の誘電体層および前記第三の誘電体層より低い硬度を有しており、前記第三の誘電体層が、実質的に硫黄を含まない誘電体材料を主成分として含んでいることを特徴とする請求項3に記載の光記録媒体。
- 前記第一の誘電体層が、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Be、ZnおよびSnからなる群より選ばれる選ばれる一種の元素を含む窒化物、酸化物、あるいは、これらの混合物を主成分として含んでいることを特徴とする請求項2または4に記載の光記録媒体。
- 前記第三の誘電体層が、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含んでいることを特徴とする請求項2または4に記載の光記録媒体。
- 反射層をさらに備え、前記記録層と前記反射層の間に、ZrおよびMgの少なくとも一種の金属を含む酸化物を主成分として含む誘電体層がさらに形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光記録媒体。
- 前記反射層が、金属を主成分として含むことを特徴とする請求項8に記載の光記録媒体。
- 380nmないし450nmの波長λを有するレーザビームが、0.7ないし0.9の開口数NAを有する対物レンズを介して、照射されて、データの記録および記録されたデータの消去が可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光記録媒体。
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