JP2005538477A - ２本のサブグルーブを有する追記型光記録担体 - Google Patents

Abstract

本発明は追記型光記録担体に関し、この追記型光記録担体は情報を表すマークとランドを形成する記録材料の情報層（3）と、前記情報層（3）を担持する基板層（2）と、前記情報層（3）を被覆する保護層（5）とを有し、前記基板層（3）は記録材料を充填した放射状に伸びるグルーブ構造を有する。接線方向のデータ密度を増大させ、さらにデータ容量を増大させた記録担体を得るため、本発明では、前記グルーブ構造は、バリア（213；223）によって分離された2本の隣接するサブグルーブ（211、212；221、222）に分割された主グルーブ（21；22）を有する。

Description

本発明は追記型光記録担体に関し、この追記型光記録担体は情報を表すマークとランドを形成する記録材料の情報層と、前記情報層を担持する基板層と、前記情報層を被覆する保護層とを有し、前記基板層は記録材料を充填した半径方向に伸びるグルーブ構造を有する。

光ディスクの全データ容量は、半径方向及び接線方向のデータ密度によって決まる。半径方向の密度はデータトラックピッチによって決まり、接線方向のデータ容量は書き込み可能なマークの最小値によって決まる。書き換え可能型相変化ディスクの場合、マーク先端での再結晶化を利用して、次のマークの書き込みの間に光スポット径よりも短い長さのマークを得る。通常マークの半分は消去され、最終的には三日月形のマークとなる。最近紹介されたブルーレイディスク（BD）の場合、全部で25ギガバイトのデータ容量を12cmディスクの単一記録層に記録することができる。最小長さは150nm（d=1コード）であるのに対して、光スポットは300nm幅（光スポットの1/e径は150nm）である。

RW（書き換え可能型）フォーマットに加えて、追記型（1回だけ記録ができる）BDフォーマットも必要である。このいわゆるBD-R方式は、さらにBD-RW方式のような25GBという高データ容量を実現して、1対1の複製を可能にする必要がある。追記型媒体においては、マーク形成は臨界温度を超えたときに生じる。マーク形成は情報層での不可逆変化に対応し、原則として書き換え可能型媒体における再結晶化と類似の効果は生じない。従って追記型媒体に記録されたマークは、記録過程中に存在した光／熱履歴を実質的に反映してしまう。マーク長を短くすること、すなわち接線方向の密度を増大するためには、より低いレーザー出力を利用してより小さなマークを書き込むことが必要である。この結果、変調さらには信号対ノイズ比は低下してしまう。

このことは相変化材料を記録材料のベースとする1回書き込み式媒体の場合も同様である。成膜したままのアモルファス材料は再結晶化して、円状の結晶質マークを形成する。マーク長はその後の熱処理によっても短くすることはできない。

本発明の課題は追記型光記録担体を提供することであり、この担体はデータ容量を、対応する書き換え可能型光記録担体のデータ容量と同等にすることができる。

この課題は、本発明の請求項1に記載の追記型光記録担体により解決することができる。これは、グルーブ構造がバリアによって分離された２本の隣接するサブグルーブに分割された主グルーブを有することに特徴がある。

本発明は、接線方向におけるデータ密度を増大させるという発想に基づく。主グルーブはトラッキングされる必要があるが、２本の隣接するサブグルーブは記録用レーザービームの光吸収に影響を及ぼす。これは吸収が主に２本のサブグルーブで生じることによる。サブグルーブの形状、及び隣接するサブグルーブ間にあるバリア上の記録材料量が制限されることにより、局所的な吸収が生じる。グルーブ内に二峰性の温度分布が効果的に生じ、これにより半径方向にほぼ2つの分離マークが形成される。これらの2マークは合わせて1つの記録マークを形成する。従って変調を増大することができる上、接線方向の密度は影響を受けず、最終的に得られるデータ密度、さらにはデータ容量の増大につながる。

本発明の好適実施例は従属項に示されている。バリアは、簡単な処理、例えば電子ビームマスタリング技術、パターン転写技術及びその後のエッチング技術によって、グルーブ構造をマスタリングすることが可能な基板材料で構成されることが好ましい。また隣接するグルーブ構造間にはグルーブ分離バリアが設けられ、このバリアは相互に隣接するトラックを分離する。さらにそのグルーブ分離バリアは基板材料で構成されることが好ましい。

別の実施例では、隣接するサブグルーブ間にあるバリアの高さは、２本の隣接する主グルーブ間、すなわちグルーブ分離バリアの基板の高さと同等かそれよりも低い。バリアの高さ、さらにはバリア形状は、２本のサブグルーブ内にある記録材料による光吸収に影響を与え、記録中のマークの形状に影響を及ぼす。

通常記録材料としては、例えば色素のような有機材料、又は例えば相変化材料のような無機材料を使用することができる。

記録マークは半径方向において、実質的に長円状又は実質的に楕円状であること、すなわち半径方向より接線方向で短い形状であることが好ましく、これにより接線方向のデータ密度を増大させることができる。そのような形状のマークを得るため、主グルーブ及びサブグルーブの形状は好適実施例のようにして最適化される。

提案されたマーク形状の変更は、高速の1回記録方式の場合にも実益がある。高速記録では、熱のトラック内干渉がマークの形成過程に悪影響を及ぼす可能性がある。熱のトラック内干渉を低減するため、例えば提案された変更によって得られる楕円マークは、既に記録されたマークへの直接加熱を抑制する。

好ましいグルーブ形状は請求項6に示され、この場合サブグルーブの半径方向における幅は、基板から遠ざかる方向に増大する。従ってグルーブ構造は実質的に「W」形状となる。W形状のフランク角は例えば10乃至90゜の間であって45゜であることが好ましい。

基板層、情報層及び保護層に加えて誘電層及び／又は金属層を情報層と保護層の間に追加の分離層として設けることが可能である。さらに本発明は、1以上の記録スタックを有し、各スタックが少なくとも1つの情報層を有するマルチスタック光記録担体に利用することも可能である。そのような記録担体の例は2層式ブルーレイディスクである。

本発明を添付図面を参照してより詳細に説明する。

1回記録方式において、対応する書き換え可能方式のデータ容量と同等のデータ容量を得るには、極めて狭小のマークを短いラン長で書き込む一方、書き換え可能型媒体において、短いマークを長いマークと同じ広さにする必要がある。図1にはこの状況を概略的に示すが、書き換え可能型（RW）媒体（図1a）及び追記型（R）媒体（図1b）には長いマーク（8T）及び短いマーク（2T）が高密度記録される。最小マークは光スポット寸法より小さいかこれと同等であることに留意する必要がある。その結果再生中に追記型媒体における最小マークの光学的変調は消去される。

この問題は密度23GBのBD-RW及びBD-Rの2Tマークの分解能（=2T_pp／8T_pp）を比較することにより、うまく説明することができる。BD-RWの仕様によれば、2Tの分解能は10%よりも大きいことが必要であり、これは実情と合致する。しかしながらBD-R媒体の場合は最良のものでも、23GBでの解像度は最大5%に過ぎない。この解像度の低さはジッターを著しく悪化させる。本発明は、高い変調を保存できるような、小さくても幅広のマーク、すなわち接線方向において高密度のマークを書き込む方法を提供する。

図2にはBD-Rのような、本発明の追記型光記録担体の断面を示す。記録担体1は、具体的にはポリカーボネート材料で構成された基板層2と、具体的には色素又は層変化材料で構成された情報層3と、具体的には銀で構成された金属層4と、具体的にはプラスチック材料で構成された保護層5とを有する。

基板層2は螺旋状に伸びたいくつかの主グルーブを有するグルーブ構造を有し、この主グルーブは図に示されている2本の隣接する主グルーブ21、22からなり、グルーブ分離バリア23及び隣接するバリア20、24によって分離され、バリア20、24は隣接する主グルーブ（示されていない）から2本の主グルーブ21、22を分離する。これらの主グルーブ21、22は再生又は記録時に、トラッキングされる必要がある。中間グルーブ分離バリア23及びバリア20、24は物理的バリアとして機能する。

前記主グルーブ21、22の各々はさらにそれぞれ2本の隣接サブグルーブ211、212又は221、222に分割され、これらのサブグルーブはそれぞれバリア213又は223によって相互に分離される。これらのバリア213、223間の距離dはトラックピッチを定める。このデータトラックピッチは、例えばCD-Rの場合は1.6μm、DVD+Rの場合は750nm、BD-Rの場合は320nmである。サブグルーブ211、212及び221、222は情報層の方向に向かって広角となり、フランク角αは約75゜である。

主グルーブ21、22さらにサブグルーブ211、212及び221、222には情報層3の記録材料が充填される。物理的バリア23のため、記録用レーザービームの光吸収は主として、主グルーブ21、22の2本のサブグルーブで生じ、その中にマークが形成される。従って物理的バリア23は、トラックピッチ（BD-Rの場合）とほぼ等しい光スポット径を有するレーザー光線Lの吸収を回避し、記録材料を分解する入熱が回避される。サブグルーブの形状、及び中間バリア213、223上の記録材料量が制限されることよって、吸収の局所化が生じる。二峰性の温度分布が効果的にトラック内に残存し、トラック上に記録される情報用の、ほぼ2つのマーク／ピットが形成される。これらの2つのマークは合わせて記録マークを構成する。サブグルーブの形状のため、書き込まれたマークは実質的に長円状又は楕円状であって、これは接線方向の密度に影響を及ぼさずに変調が増大されることを意味する。

本発明による二重グルーブ化ディスクで得られる典型的なマーク／ピットの形状は、従来のマーク形状と比較して図3に示されている。図3aには従来の単一グルーブ1回記録式ディスクに見られるマーク形状を、また図3bには本発明による二重グルーブ化ディスクで得られるマーク形状を示す。いずれも短いラン長（I2）と長いラン長（I7）の両方が示されている。図3bに見られるように、2本のサブグルーブによって2つのサブマークが得られ、この2本のサブグルーブは共に半径方向rに長円状の記録マークを形成する。すなわちマークは半径方向ｒに比して接線方向tにおいて短くなっており、接線方向のデータ密度を増大させて高変調を維持することができる。

本発明によるDVD用の追記型ディスクの好適実施例では、データトラックピッチ740nm、グルーブ深さ150nm、サブグルーブ幅100nm、サブグルーブを分離するバリアのバリア高さ120nm、フランク角30゜としている。金属層厚さとしては100nmを選定し、情報層の厚さはランド部で30nmとしている。BD-Rディスクの場合のパラメータを例示すると、データトラックピッチ320nm、グルーブ深さ100nnm、サブグルーブ幅50nm、及びフランク角45゜である。

そのようなグルーブ構造の製作は、電子ビームマスタリング技術及びパターン転写技術とその後のエッチング技術によって行うことができる。パターン転写技術を用いる場合、まず基板層には浅い溝がエッチング加工され、この溝が主グルーブを2部分に分割する中間バリアを構成する。次にフォトレジスト層が塗布され、浅い溝と未エッチング材料部分の双方を被覆した後、より深い溝がエッチング加工され、この溝はディスクのデータトラックピッチを定める主ランド部を構成する。この方法では2段の母構造を形成することができ、これを二重グルーブ化構造の複製に利用することができる。

２本のサブグルーブを分離する物理的バリアが隣接するランドと同じ高さの場合、次のマスタリング処理は、より小さなスポット径が必要となる場合を除き、ブルーレイディスクのマスタリング処理と同じにすることができる。物理的バリアが隣接するランドよりも低い場合、次のマスタリング処理は可変の光強度で実施して、レプリカ層が硬化時に基板から部分的に除去されるようにする必要がある。

図4には本発明による記録担体1の別の実施例を示す。この例ではBD向けの反転スタック配置が用いられている。まず二重グルーブ化基板2上には金属層4が成膜され、次に色素層3が成膜される。必要であれば随意的にこの上には任意の光学的誘電層6が被覆される。最後に保護層5が付与される。本実施例においてトラックピッチdは160nmであることが好ましい。図からわかるように、金属層4もまた基板層2と同じ二重グルーブ化構造を呈する。

図5及び6には、例えば図2に示すような、本発明による二重グルーブ化構造内の温度分布の計算例を示す。図5は上面図、図6は断面図である。二重グルーブには２つの分離したホットスポットが明確に認められ、いずれも長円状の温度分布を形成している。

図7には本発明の記録担体1’’のさらに別の実施例を示す。この例は図2に示す実施例と酷似しており、DVDに対するものである。層状スタックは、情報層3と基板層2の間に追加的に誘電層6を有する。前記誘電層6もまた基板層2と同じ二重グルーブ構造を呈する。

本発明では二重グルーブ化追記型光記録担体を提案した。この担体により接線方向のデータ密度を増大させることが可能となり、さらに得られるデータ容量を増大させることができる。

書き換え可能型及び追記型記録担体に記録された長いマークを示す図である。 書き換え可能型及び追記型記録担体に記録された短いマークを示す図である。 本発明による光記録担体の断面図である。 従来の記録担体上のマーク形状を示す図である。 本発明の記録担体上のマーク形状を示す図である。 本発明による光記録担体の別の実施例の断面図である。 本発明による光記録担体における温度分布を示す上面図である。 本発明による光記録担体における温度分布を示す断面図である。 本発明による光記録担体のさらに別の実施例の断面図である。

Claims (7)

1. 情報を表すマークとランドを形成する記録材料の情報層と、前記情報層を担持する基板層と、前記情報層を被覆する保護層とを有する追記型光記録担体であって、前記基板層は記録材料を充填した半径方向に伸びるグルーブ構造を有し、
   前記グルーブ構造は、バリアによって分離された２本の隣接するサブグルーブに分割された主グルーブを有することを特徴とする追記型光記録担体。
2. 前記バリアは基板材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録担体。
3. 前記バリアの高さは、２本の隣接する主グルーブ間の前記基板の高さと同等かより低いことを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録担体。
4. 前記記録材料は、特に色素のような有機材料、又は特に相変化材料のような無機材料であることを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録担体。
5. 前記主グルーブ及び前記サブグルーブの形状は、半径方向において実質的に長円状のマークが得られるように適合されていることを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録担体。
6. 前記サブグルーブの半径方向における幅は、前記基板層から遠ざかる方向に増大し、特にフランク角が10乃至90゜の角度範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録担体。
7. 前記情報層と前記保護層との間に金属層及び／又は誘電層をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録担体。

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