JP2005521987A - 光学式データ記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
集光放射ビーム（９）で記録する光学式データ記憶媒体（２０）を示した。放射ビームは、放射ビーム（９）に対して透明な第1のプラスチック／樹脂層（１）を通り、媒体に入射される。媒体はさらに、第1のプラスチック／樹脂層と隣接する第1の記録層を有する第1の記録スタック（２）と、第2の記録層を有する第2の記録スタック（４）であって、第1の記録スタック（２）よりも第1のプラスチック／樹脂層（１）から遠い位置にある前記第2の記録スタック（４）と、第1および第2の記録スタック間にある、集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層（３）と、を少なくとも有する。第1の光学的に透明な熱遮蔽層（b1）は第1の記録スタック（２）と第1のプラスチック／樹脂層（１）の間に挿入され、それによって媒体を、放射ビームによって生じる第1のプラスチック／樹脂層（１）における応力複屈折に全くまたはほとんど影響されないようにできる。両面形式の媒体は第3および第4の記録スタックと、第2の光学的に透明な熱遮蔽層とを有する。
Description
本発明は、集光放射ビームで記録する光学式データ記憶媒体に関するものであり、前記放射ビームは前記放射ビームに対して透明な第1のプラスチック／樹脂層を通って、前記媒体に入射され、前記媒体はさらに少なくとも：
前記第1のプラスチック／樹脂層と隣接する、第1の記録層を有する第1の記録スタック；
第2の記録層を有する第2の記録スタックであって、前記第1の記録スタックよりも前記第1のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある前記第2の記録スタック；
前記第1および第2の記録スタック間にある、前記集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層；
を有することを特徴とする光学式データ記憶媒体に関する。
前記第1のプラスチック／樹脂層と隣接する、第1の記録層を有する第1の記録スタック；
第2の記録層を有する第2の記録スタックであって、前記第1の記録スタックよりも前記第1のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある前記第2の記録スタック；
前記第1および第2の記録スタック間にある、前記集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層；
を有することを特徴とする光学式データ記憶媒体に関する。
光学式記録媒体の実施例は、日本特許出願JP-11066622から周知である。
最近、デジタル多目的ディスク(DVD)が、コンパクトディスク（CD）に比べて大容量のデータを記憶できる媒体として、市場規模を有してきている。現在のところ、この形式は、再生専用型（ROM）、追記型（R）および書き換え可能型（RW）の種類で利用できる。追記型および書き換え可能型DVDの場合、現在いくつかの競合フォーマット形式があり、追記型においてはDVD+RとDVD-R、書き換え可能型においてはDVD+RW、DVD-RWおよびDVD-RAMがある。追記型および書き換え可能型DVD双方のフォーマット形式に対する問題は容量、およびそれに伴う記録時間の制限であって、今のところ単スタック媒体では最大容量は4.7GBである。ROMディスクであるDVD-ビデオの場合、しばしばDVD-9と呼ばれる、8.5GBの容量を持つ２層構造媒体には既にかなりの市場占有率があることに留意する必要がある。そのため、8.5GBの容量を有する追記型および書き換え可能型DVDが望まれている。2層構造、すなわち2スタックの追記型および書き換え可能型DVDディスク、またはそのいずれかが、おそらく実現可能である。DVD-ROM標準仕様では、単スタックディスク（タイプA；データ容量=4.7GB）と2スタックディスク（タイプC；データ容量=7.5GB）双方の書式化ができる。さらに、両面形式の単スタックディスク（タイプB；データ容量=9.4GB）および両面形式の2スタックディスク（タイプD；データ容量=17.0GB）が書式化できる。追記型、すなわち1回だけ書き込みのできる型式の媒体、および書き換え可能型媒体、またはそのいずれか一方に対して、DVD-ROM規格と互換性を持たせることに、強い要望がある。最近、より大量の記憶容量を有するブルーレイディスク（BD）と呼ばれる新しいフォーマット形式が紹介された。このシステムは、約405nmの放射ビーム波長を利用し、集光放射ビームに関し比較的高い開口数（NA）を有する。このフォーマット形式に対しても、追記型（R）および書き換え可能型（RW）の形式が導入され、2層構造BDの形式が検討されている。
2層構造のDVD+R、2層構造のDVD+R+RWまたは2層構造のDVD+R-ROMの光学式記憶媒体において、L1記録スタックとも呼ばれる（図1の番号4参照）、第2の記録スタックにアクセスするためには、放射ビームは、以下の3つの層を通ってL1スタックの記録層で焦点を合わせなければならない。すなわち、上部ポリカーボネート基板、L0記録スタックとも呼ばれる第1の記録スタック、およびスペーサ層（それぞれ図1の1、2、3参照）である。これら3層のいかなる部分または界面における光学的な外乱も、光学的記録信号を劣化させ、L1層の読み出しまたは書き込みを妨害する可能性がある。公知の媒体においては、L0上の書き込みの間、L0色素層での熱吸収によって、基板と色素の界面近傍のポリカーボネートに応力が誘起され、第1のプラスチックまたは樹脂層である上部基板において、機械的複屈折または光弾性とも呼ばれる、応力誘起型の複屈折が生じることがある。上部ポリカーボネート基板において誘起された複屈折は、より下側にあるL1層まで小さな集束レーザースポットが十分に到達することを妨げるとともに、逆にL1層から反射されるレーザービームにも影響を及ぼす。
単スタックDVD+R媒体、および同様にCD-R媒体は上述の問題による影響をほとんど受けない。これは基板と色素界面でポリカーボネートに生じる応力誘起型複屈折部が、2層構造媒体と比べて、放射ビームの焦点近くにあるためであり、2層構造媒体の場合は、放射ビームをL1層に集束しようとしても、影響を受けた（応力複屈折の生じた）ポリカーボネート部により、焦点が合わなくなることによる。
特開平11-066622号公報
本発明の課題は、前述のタイプの、放射ビームによって生じる第1のプラスチック／樹脂層における応力複屈折に全くまたはほとんど影響を受けない、光学式データ記憶媒体を提供することである。
本課題は、第1の記録スタックと第1のプラスチック／樹脂層の間に、第1の光学的に透明な熱遮蔽層が挿入されていることを特徴とする、前述の光学式データ記憶媒体によって解決される。
第1の記録スタック、すなわち上部L0記録スタックと、第1のプラスチック／樹脂層、例えば、上部ポリカーボネート基板、の間にある第1の熱遮蔽層は、片面および両面形式の2層構造DVD+R、DVD+R+RWおよびDVD+R-ROM光学式記憶媒体への適用に供される。熱遮蔽層は、上部L0層への書き込み時の上部ポリカーボネート基板における応力複屈折を解消し、下部L1層への最適な光学的アクセスを可能にする。
第1の記録層は追記型層であり、第2の記録層は追記型層、書き換え可能型層および再生専用型層から選択されたいずれかであることが好ましい。後者の場合はマスターディスク製作の間に記録が行われる。そのような追記型層には、第1の記録層の透過性を比較的高くすることが可能であるという利点がある。この高透過性によって光学式記憶媒体に、再生専用DVD標準規格の要求の1つである、第1および第2の記録スタック双方に対して18%も高い有効な光反射性を保有させることができる。
第1の熱遮蔽層は熱伝導率の低い、例えば1W/mKよりも小さな、材料で構成されることが好ましい。材料には放射ビームに対する光学的透過性が必要であり、集光放射ビームの波長λが、例えばDVDのλ=655nmで、光吸収パラメータkはゼロまたはゼロに近く、例えば≪0.01である必要がある。この材料は低い機械的応力を有するとともに、厚さが十分に厚く、1-500nmの範囲であることが好ましく、5-50nmの範囲であることがより好ましい。それによって、遮蔽層-基板界面での昇温を抑制し、例えばポリカーボネート製の、第1のプラスチック／樹脂層の機械的ひずみを回避できる。熱遮蔽層として適当な材料は例えば、ZnS-SiO2、シリコンオキシナイトライドおよびシリコン酸化物である。
熱遮蔽層は上部L0スタックの記録感度を高めるために援用しても良い。放射ビームの十分な部分を下部L1スタックに到達させる必要があるため、L0スタックは高透過率であり、L0への記録の間は、放射ビームのエネルギーを有効に使用しなければならない。熱遮蔽層が上部プラスチック／樹脂基板への熱の漏洩をなくすことにより、L0記録スタックの感度をより高めることができる。
別の実施例では光学式データ記憶媒体はさらに、
第1のプラスチック／樹脂層と反対側にある、放射ビームに対して透明な第2のプラスチック／樹脂層と、
第2のプラスチック／樹脂層と隣接する、第3の記録層を有する第3の記録スタックと、
第4の記録層を有する第4の記録スタックであって、第3の記録スタックよりも、第2のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある、前記第4の記録スタックと、
第3および第4の記録スタック間にあって、集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層と、
第3の記録スタックと第2のプラスチック／樹脂層間に挿入された、第2の光学的に透明な熱遮蔽層と、を有する。この方法では両面形式の光学式記録媒体は片面形式の媒体の2倍のデータ記憶容量を有することが可能となる。
第1のプラスチック／樹脂層と反対側にある、放射ビームに対して透明な第2のプラスチック／樹脂層と、
第2のプラスチック／樹脂層と隣接する、第3の記録層を有する第3の記録スタックと、
第4の記録層を有する第4の記録スタックであって、第3の記録スタックよりも、第2のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある、前記第4の記録スタックと、
第3および第4の記録スタック間にあって、集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層と、
第3の記録スタックと第2のプラスチック／樹脂層間に挿入された、第2の光学的に透明な熱遮蔽層と、を有する。この方法では両面形式の光学式記録媒体は片面形式の媒体の2倍のデータ記憶容量を有することが可能となる。
比較例（従来技術による）について：
図1には、従来技術である、集光放射ビーム9で記録する光学式データ記憶媒体10が示されている。波長655nmの放射ビーム9は、ポリカーボネート製で放射ビーム9に対して透明な第1のプラスチック／樹脂層1を通って、媒体10に入射する。媒体はさらに、第1の記録層を有する第1の記録スタック2と、第2の記録層を有する第2の記録スタックと、を有し、第1の記録層は第1のプラスチック／樹脂層と隣接しており、第2の記録スタック4は、第1の記録スタックより第1のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある。透明スペーサ層3は第1および第2の記録スタックの間に存在し、集光放射ビームの焦点深さよりも厚い、40から70μmの厚さを有する。第1および第2の記録層はアゾ色素層である。第1および第2の記録スタックはさらに反射層を有し、それぞれ例えば、10nmの銀のような薄膜の半透明金属層、および100nmの銀のような比較的厚い金属層である。
図1には、従来技術である、集光放射ビーム9で記録する光学式データ記憶媒体10が示されている。波長655nmの放射ビーム9は、ポリカーボネート製で放射ビーム9に対して透明な第1のプラスチック／樹脂層1を通って、媒体10に入射する。媒体はさらに、第1の記録層を有する第1の記録スタック2と、第2の記録層を有する第2の記録スタックと、を有し、第1の記録層は第1のプラスチック／樹脂層と隣接しており、第2の記録スタック4は、第1の記録スタックより第1のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある。透明スペーサ層3は第1および第2の記録スタックの間に存在し、集光放射ビームの焦点深さよりも厚い、40から70μmの厚さを有する。第1および第2の記録層はアゾ色素層である。第1および第2の記録スタックはさらに反射層を有し、それぞれ例えば、10nmの銀のような薄膜の半透明金属層、および100nmの銀のような比較的厚い金属層である。
実施例（本発明による）について：
図2には、本発明による光学式データ記憶媒体20が示されており、第1の記録スタック2と第1のプラスチック／樹脂層1の間に挿入された、第1の光学的に透明な熱遮蔽層b1が、図1の光学式データ記憶媒体に付加されている。熱遮蔽層b1は主としてSiO2から成り、厚さは20nmであって、例えばスパッタリングによって成膜される。第1のプラスチック／樹脂層1はポリカーボネート製の基板であって、サーボ用のプリグルーブパターンを有し、厚さは550-600μmの範囲である。サーボ用のプリグルーブは、記録および再生またはそのいずれかの間、集光放射ビーム9を正しい位置に合わせるために使用される。第1の記録スタック2は、シアニンまたはアゾ色素（n=2.2；k=0.02）からなる第1の記録層を有する追記型スタックであり、第1の記録層の厚さは80nmである。色素はスピンコートまたは蒸着で成膜しても良い。厚さ8nmの金の半透明反射層（n=0.28；k=3.9）が第1の記録層とスペーサ層3の間に存在し、例えばスパッタリングで成膜される。透明スペーサ層3は紫外線硬化樹脂または感圧式接着剤(PSA)（n=1.5）で構成され、厚さは40-70nmである。第2の記録スタック4は、スパッタリングで成膜した厚さ135nmのZnS／SiO2（80：20）(n=2.15)の第1の誘電体層と、スパッタリングで成膜した厚さ12nmの相変化型GeInSbTe合金（結晶状態：n=2.9；k=4.8）からなる書き換え可能型記録層と、スパッタリングで成膜した厚さ23nmのZnS／SiO2（80：20）(n=2.15)の第2誘電体層と、スパッタリングで成膜した厚さ100nmのAlの反射層（n=1.97；k=7.83）と、をこの順番に有する。さらにポリカーボネート製の基板5（n=1.58）は厚さが550-650μmの範囲であり、第2の記録スタック4に隣接して存在する。さらに基板5は、第2のスタック層4側の表面にサーボ用のプリグルーブまたは案内溝のパターンを有する。別の実施例では、サーボ用のプリグルーブまたは案内溝のパターンは第2のスタック層4側の透明スペーサ層3内にある。第2の記録スタック4は、厚さ80nmのアゾまたはシアニン色素(n=2.2；k=0.02)からなる追記型記録層と、スパッタリングで成膜した厚さ100nmのAgの反射層（n=0.28；k=3.8）と、をこの順番に有する。
図2には、本発明による光学式データ記憶媒体20が示されており、第1の記録スタック2と第1のプラスチック／樹脂層1の間に挿入された、第1の光学的に透明な熱遮蔽層b1が、図1の光学式データ記憶媒体に付加されている。熱遮蔽層b1は主としてSiO2から成り、厚さは20nmであって、例えばスパッタリングによって成膜される。第1のプラスチック／樹脂層1はポリカーボネート製の基板であって、サーボ用のプリグルーブパターンを有し、厚さは550-600μmの範囲である。サーボ用のプリグルーブは、記録および再生またはそのいずれかの間、集光放射ビーム9を正しい位置に合わせるために使用される。第1の記録スタック2は、シアニンまたはアゾ色素（n=2.2；k=0.02）からなる第1の記録層を有する追記型スタックであり、第1の記録層の厚さは80nmである。色素はスピンコートまたは蒸着で成膜しても良い。厚さ8nmの金の半透明反射層（n=0.28；k=3.9）が第1の記録層とスペーサ層3の間に存在し、例えばスパッタリングで成膜される。透明スペーサ層3は紫外線硬化樹脂または感圧式接着剤(PSA)（n=1.5）で構成され、厚さは40-70nmである。第2の記録スタック4は、スパッタリングで成膜した厚さ135nmのZnS／SiO2（80：20）(n=2.15)の第1の誘電体層と、スパッタリングで成膜した厚さ12nmの相変化型GeInSbTe合金（結晶状態：n=2.9；k=4.8）からなる書き換え可能型記録層と、スパッタリングで成膜した厚さ23nmのZnS／SiO2（80：20）(n=2.15)の第2誘電体層と、スパッタリングで成膜した厚さ100nmのAlの反射層（n=1.97；k=7.83）と、をこの順番に有する。さらにポリカーボネート製の基板5（n=1.58）は厚さが550-650μmの範囲であり、第2の記録スタック4に隣接して存在する。さらに基板5は、第2のスタック層4側の表面にサーボ用のプリグルーブまたは案内溝のパターンを有する。別の実施例では、サーボ用のプリグルーブまたは案内溝のパターンは第2のスタック層4側の透明スペーサ層3内にある。第2の記録スタック4は、厚さ80nmのアゾまたはシアニン色素(n=2.2；k=0.02)からなる追記型記録層と、スパッタリングで成膜した厚さ100nmのAgの反射層（n=0.28；k=3.8）と、をこの順番に有する。
図3には本発明による、DタイプのDVD-ROM規格と互換性のある、両面２スタック光学式データ記憶媒体30が示されている。参照番号1、2、3、4およびb1は図2の記載と同じである。第1の透明スペーサ層3は紫外線硬化樹脂で構成され、第2のスタック層4側の表面にサーボ用のプリグルーブまたは案内溝のパターンを有する。さらに、図2の基板5は結合層6と置き換わっている。
媒体30はさらに：
第1のプラスチック／樹脂層1と反対側にある、放射ビーム9に対して透明な第2のプラスチック／樹脂層1’と、
第2のプラスチック／樹脂層1’と隣接する、第3の記録層を有する第3の記録スタック2’と、
第4の記録層を有する第4の記録スタック4’であって、第3の記録スタック2’よりも、第2のプラスチック／樹脂層1’から遠い位置にある、前記第4の記録スタック4’と、
第3および第4の記録スタック間にあって、40-70μmの厚さを有する透明スペーサ層3’と、
第3の記録スタック2’と第2のプラスチック／樹脂層1’間に挿入された、第2の光学的に透明な熱遮蔽層b2と、を有する。
第1のプラスチック／樹脂層1と反対側にある、放射ビーム9に対して透明な第2のプラスチック／樹脂層1’と、
第2のプラスチック／樹脂層1’と隣接する、第3の記録層を有する第3の記録スタック2’と、
第4の記録層を有する第4の記録スタック4’であって、第3の記録スタック2’よりも、第2のプラスチック／樹脂層1’から遠い位置にある、前記第4の記録スタック4’と、
第3および第4の記録スタック間にあって、40-70μmの厚さを有する透明スペーサ層3’と、
第3の記録スタック2’と第2のプラスチック／樹脂層1’間に挿入された、第2の光学的に透明な熱遮蔽層b2と、を有する。
層およびスタック1’、2’、3’、4’およびb2はそれぞれ、層およびスタック1、2、3、4およびb2と同じである。従って、接合層６によって相互に接合された、両面に同一の設計構造を有する両面２スタック媒体が提供される。なお、接合層6は厚さ20-300μmのPSAであっても良い。基板1および1’の厚さ、ならびにスペーサ層3および3’の厚さに応じて、接合層6の厚さは調節され、媒体30全体の厚さが、DVDディスク規格で定められている最大厚さの1500μmを超えないようにされる。ただし基板の厚さ範囲は、記録層における読み出しおよび書き込みに用いられる集光放射ビーム9の著しい光学収差を回避するための制限も受ける。
第2の記録スタック4および第4の記録スタック4’のプリグルーブ（または案内溝）は接合層6の中に存在しても良く、この場合接合層は、両面にプリグルーブを有するプラスチックシートで構成される。この場合にはスペーサ層3および3’は、プリグルーブのない紫外線硬化樹脂または感圧式接着剤（PSA）で構成される。
上記の実施例は本発明を制限するものではなく、当業者には添付の特許請求の範囲から逸脱しないで、多くの代替実施例を予想できることに留意する必要がある。請求項において、括弧内にあるいかなる参照符号も請求項を制限するものとみなしてはならない。「有する」という言葉は、請求項に記載された構成要素またはステップ以外の存在を否定するものではない。構成要素の前の「1つの」という言葉はそのような構成要素が複数あることを否定するものではない。ある手段が相互に異なる従属項に挙がっているということだけで、これらの手段を組み合わせることに優位な点がないと判断してはならない。
本発明による、集光放射ビームで記録する光学式データ記憶媒体が示された。放射ビームは、放射ビームに対して透明な第1のプラスチック／樹脂層を通って、媒体に入射する。媒体はさらに、第1のプラスチック／樹脂層と隣接する第1の記録層を有する第1の記録スタックと、第2の記録層を有する第2の記録スタックであって、第1の記録スタックよりも第1のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある前記第2の記録スタックと、第1および第2の記録スタック間にある、集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層と、を少なくとも有する。第1の光学的に透明な熱遮蔽層は、第1の記録スタックと第1のプラスチック／樹脂層の間に挿入され、それによって媒体を、放射ビームによって生じる第1のプラスチック／樹脂層における応力複屈折に全くまたはほとんど影響されないようにできる。両面形式の媒体は第3および第4の記録スタックと、第2の光学的に透明な熱遮蔽層とを有する。
Claims (8)
- 集光放射ビームで記録する光学式データ記憶媒体であって、前記放射ビームは、前記放射ビームに対して透明な第1のプラスチック／樹脂層を通って、前記媒体に入射され、前記媒体はさらに少なくとも：
前記第1のプラスチック／樹脂層と隣接する、第1の記録層を有する第1の記録スタック；
第2の記録層を有する第2の記録スタックであって、前記第1の記録スタックよりも前記第1のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある前記第2の記録スタック；
前記第1および第2の記録スタック間にある、前記集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層；
を有し、
前記第1の記録スタックと前記第1のプラスチック／樹脂層の間に、第1の光学的に透明な熱遮蔽層が挿入されていることを特徴とする光学式データ記憶媒体。 - 前記第1の記録層は追記型層であり、前記第2の記録層は追記型層、書き換え可能型層および再生専用型層から選択されたいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の光学式データ記憶媒体。
- 前記熱遮蔽層は、前記集光放射ビームの波長λにおいて光吸収度k≪0.01であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学式データ記憶媒体。
- 前記熱遮蔽層は1W/mKよりも小さな熱伝導率を有することを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の2スタック光学式データ記憶媒体。
- 前記熱遮蔽層の厚さは1から500nmの範囲にあることを特徴とする請求項1ないし4いずれかに記載の光学式データ記憶媒体。
- 前記熱遮蔽層の厚さは5から50nmの範囲にあることを特徴とする請求項5に記載の光学式データ記憶媒体。
- 前記熱遮蔽層は主としてZnS-SiO2、シリコンオキシナイトライドおよびシリコン酸化物の中から選択された材料を有することを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の光学式データ記憶媒体。
- 請求項1ないし7いずれかに記載の光学式データ記憶媒体であって、当該媒体がさらに少なくとも：
前記第1のプラスチック／樹脂層と反対側にある、前記放射ビームに対して透明な第2のプラスチック／樹脂層；
前記第2のプラスチック／樹脂層と隣接する、第3の記録層を有する第3の記録スタック；
第4の記録層を有する第4の記録スタックであって、前記第3の記録スタックよりも、前記第2のプラスチック／樹脂層から遠い位置にある、前記第4の記録スタック；
前記第3および第4の記録スタック間にあって、前記集光放射ビームの焦点深さよりも厚い透明スペーサ層；および
前記第3の記録スタックと前記第2のプラスチック／樹脂層間に挿入された、第2の光学的に透明な熱遮蔽層；
を有することを特徴とする媒体。
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