JP2008077781A - 光記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】本願発明の目的は、解像限界よりも小さいマークを、追記記録及び再生、もしくは再生のみでき、かつ高い再生性能（ＣＮＲ等）が得られ、かつ高い再生耐久性を実現することである。
【解決手段】本願発明においては、Ｓｂ又はＴｅから成る信号再生機能層と保護層との間に、熱的に安定な拡散防止層を導入することにより、信号再生機能層と保護層界面の昇温に伴う反応を阻止または抑制し、再生耐久性を上げることができる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、記録マークにレーザー光を照射することにより、情報を再生する光記録媒体、特に解像限界以下の記録マークを再生するための付加構造を有する光記録媒体に関する。
例えば、デジタルビデオディスクやブルーレイディスク等の光記録媒体は、レーザー光波長λと対物レンズの開口数ＮＡから成る再生光学系において、記録マークとそれに隣接する未記録スペースの長さが同じである記録マーク列について、再生可能な記録マークの長さは、解像限界（λ／４ＮＡ）以上となる。
このような光記録媒体において、解像限界以下の大きさの記録マークを再生する方法として、光記録媒体にレーザー光スポットを小さくする機能を有する信号再生機能層を付加し、媒体内で実質的にＮＡを高める技術が検討されている。
例えば、信号再生機能層材料として、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を用い、同材料の液相化に伴う屈折率変化を利用することで、再生性能の指標である搬送波対雑音比（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ、ＣＮＲ）の高い超解像再生を得るものが知られている（特許文献１参照）。実験的に超解像再生が得られるのは、再生のためのレーザー光照射パワーを上げた場合である。
Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５に限らず、Ｓｂ又はＴｅを含む別組成の信号再生機能層材料を用いても、実験的に同様にＣＮＲの高い超解像再生を行うことができるが、いずれもレーザー光照射パワーを上げたことによる媒体内昇温に伴う影響を受け、超解像再生を行うときの再生耐久性が実用上十分でない問題を抱えている。
特開平５−２５８３４５号公報 特開平５−２１７２１１号公報 Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ ２０００，ｐ．２２４−２２５．
本願発明の目的は、解像限界よりも小さいマークを追記記録及び再生又は再生のみでき、かつ高い再生性能（ＣＮＲ等）が得られ、かつ高い再生耐久性を実現することである。
超解像再生を行う光記録媒体では、例えば、図１にその断面図の一例を示すように、記録層、信号再生機能層（場合によりマスク層と呼ばれることもある。）、保護層、反射層から構成される。再生のためのレーザー光照射により、信号再生機能層の温度が上がった結果、超解像再生を得ることができるが、これはまた信号再生機能層と隣接する保護層との間で昇温に伴う反応を引き起こすことになり、このことが信号再生機能層の超解像再生性能に影響を与え、再生耐久性を十分確保することができなくなる。
上記反応は、保護層の材料として例えば、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）を用いた場合に起こるが、ＺｎＳ−ＳｉＯ２は、高い光透過性、低い熱伝導性、低い熱膨張性などの観点から追記型及び書き換え型の光記録媒体では主要な保護層材料となっている。
図２の断面図に示すように、本願発明においては、信号再生機能層と保護層との間に、熱的に安定な拡散防止層を導入することにより、信号再生機能層と保護層界面の昇温に伴う反応を阻止または抑制し、再生耐久性を上げることができる。
ところで、相変化記録膜の書き換え繰り返し回数を改善するため、相変化記録膜に隣接して新たな保護層を導入する方法が公知である（特許文献２参照）。本願発明とは、目的の違いによる以下に示す理由から、光記録媒体の構成が異なっている。
本願発明における信号再生機能層として使用する材料について、超解像再生のためのレーザー光照射時に、アモルファス相部分は結晶化してしまうため、これを相変化記録膜として用いることはできない。
また、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５を保護層で挟んだ構造においても超解像再生は行えると報告されている（非特許文献１参照）。該発明によると、λ＝４０３ｎｍ、ＮＡ＝０．６の光学系を用い、解像限界以下１００ｎｍ記録マークの再生を行ったところ、得られるＣＮＲは１５ｄＢ以下とある。上記特許文献２に記載の構造を用いた場合も、上記非特許文献１に類似した再生ＣＮＲ特性が得られると見込まれる。
つまり、上記特許文献２の相変化記録膜部分は、従来の記録層としての使い方の他に、超解像再生のための信号再生機能層として応用できるものの、記録及び超解像再生の機能を同時に十分発揮することはできず、少なくとも単独では、実用的な超解像再生のための光記録媒体とならない。本願発明においてはこれを超解像再生のための信号再生機能層としてのみ利用し、別に適当な記録部分と合わせた構成とする。記録部分とは具体的に、追記型記録層もしくはあらかじめ形成された位相記録ピットなどである。
本発明においては、超解像再生のための信号再生機能層前後に新たな層を設け、これらを適当な記録部分と組み合わせることにより、高い再生性能と高い再生耐久性をともに満たす効果を得、その結果、実用化が可能な超解像再生光記録媒体を提供する。
以下に、本願発明を実施するための最良の形態を示す。
図２に、本願発明による超解像再生のための光記録媒体の構成例を示す。基板、記録層、保護層、拡散防止層、信号再生機能層、拡散防止層、保護層及び反射層から構成される。
信号再生機能層の材料は、Ｓｂ又はＴｅ（本願明細書においては、Ｓｂ、Ｔｅ又は（Ｓｂ及びＴｅ）を意味する。）を含むことが好ましく、具体的にはＳｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｚｎ−Ｓｂ等が挙げられる。またこれらにＡｇ、Ｉｎ、Ｇｅ等が不純物として含まれていても良い。
保護層の材料は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２が良く、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合比（ＺｎＳ：ＳｉＯ２）が、９０ｍｏｌ％：１０ｍｏｌ％から６０ｍｏｌ％：４０ｍｏｌ％の範囲にあることが望ましい。
拡散防止層の材料は、信号再生機能層と保護層界面の昇温に伴う反応を阻止または抑制できれば良いので、熱的に安定な様々な材料を用いることができる。具体的には、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ等の窒化物、酸化物、炭化物であることが好ましい。
拡散防止層の材料は、信号再生機能層の前後で必ずしも同じである必要はなく、上記からそれぞれ選択して形成しても良い。
反射層は、光記録媒体の反射率の調整がその主な役割の一つであるため、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ等の各種金属及びその合金を用いることができる。また必ずしも反射層を形成する必要はない。
図２においては、保護層を介し基板側から、記録層、信号再生機能層及び拡散防止層、反射層の順となっているが、記録層と、信号再生機能層及び拡散防止層の順序は逆でも構わない。またレーザー光による記録及び再生を、基板を通して行わない場合、反射層を最も基板側に形成しても良い。
記録層の材料は、レーザー光照射によってその光学定数が不可逆に変化し、かつ超解像再生のためのレーザー光照射時に記録層に形成された記録が消失しない材料であれば何でも良い。
基板の材料は、特に限定されず、ガラスやプラスチックなどが使用できる。レーザー光による記録及び再生を、基板を通して行わない場合は、基板は、レーザー光に対して光学的に不透明であっても良い。
図２の記録層を形成せず、あらかじめ記録ピットが形成された基板を用い、媒体を再生専用型としても良い。
図２に示すように、ポリカーボネート基板上に、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５（つまり、ＺｎＳ−ＳｉＯ２のＺｎＳ：ＳｉＯ２が８５ｍｏｌ％：１５ｍｏｌ％）から成る保護層を１１０ｎｍ、酸化白金（ＰｔＯｘ）とＳｉＯ２の混合物から成る記録層を４ｎｍ、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を３５ｎｍ、窒化ゲルマニウム（Ｇｅ−Ｎ）から成る拡散防止層を５ｎｍ、Ｓｂ３Ｔｅから成る信号再生機能層を１０ｎｍ、Ｇｅ−Ｎから成る拡散防止層を５ｎｍ、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を１５ｎｍ、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１合金から成る反射層を４０ｎｍ、順に形成した。
＜比較例１＞
比較例として、図１に示すように、拡散防止層を含まない、超解像再生のための光記録媒体を形成した。ポリカーボネート基板上に、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を１１０ｎｍ、ＰｔＯｘとＳｉＯ２の混合物から成る記録層を４ｎｍ、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を４０ｎｍ、Ｓｂ３Ｔｅから成る信号再生機能層を１０ｎｍ、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を２０ｎｍ、Ａｇ９８Ｐｄ１Ｃｕ１から成る反射層を４０ｎｍ、順に形成した。
測定は、実施例１及び比較例１ともに、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５の光学系から成る光ディスク評価装置（パルステック工業株式会社製、ＤＤＵ−１０００）を用いた。
このように形成された光記録媒体に対し、線速度４．４ｍ／ｓにおいて、解像限界以下の１００ｎｍマーク（２００ｎｍ周期）を、実施例１では９．５ｍＷ、比較例１では１０．０ｍＷのレーザー光パワーで記録した。
記録は、ＰｔＯｘとＳｉＯ２の混合物のうち主に、ＰｔＯｘが白金と酸素に熱分解することで生じる媒体内での変形によって成され、この記録は一度だけ行うことが可能である。
記録後の光記録媒体に、再生のためのレーザー光パワーを照射したところ、図３に示すように、実施例１及び比較例１とも、２．０ｍＷを超えた辺りで、超解像再生が可能となり、３．０ｍＷ付近になると、ＣＮＲは約４４ｄＢであった。つまり、拡散防止層を新たに導入した実施例１においても、従来の比較例１と同様の高いＣＮＲ特性を得ることが可能である。
超解像再生を繰り返し行った場合に、ＣＮＲが初期値から３ｄＢ下がるまでの回数を測定したところ、図４に示すように、比較例１（再生レーザー光パワー：２．８ｍＷ）では約７５，０００回、実施例１（再生レーザー光パワー：３．０ｍＷ）では約２６８，０００回となった。つまり、拡散防止層の導入により、超解像再生時の再生耐久性が従来の３倍以上に向上した。
次に、１００ｎｍマーク（２００ｎｍ周期）と３５０ｎｍマーク（７００ｎｍ周期）を含む複合マーク列を記録した。１００ｎｍマーク部分の超解像再生を行うため、上述図４と同じ再生レーザー光パワーを照射し、そのときの媒体からの反射光強度変化を測定した。図５に示すように、比較例１では約１０，０００回を超えると反射光強度が低下したが、実施例１では約５０，０００回後も反射光強度はほぼ変化しなかった。これは、拡散防止層の導入により、信号再生機能層と保護層界面の昇温に伴う反応を阻止または抑制できたためと考えられる。
実施例１の構造において、拡散防止層の材料を酸化ジルコニウム（Ｚｒ-Ｏ）に変更した光記録媒体を形成した。本実施例２においても、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５の光学系から成る上記光ディスク評価装置を使用し、線速度６ｍ／ｓにおいて、解像限界以下１００ｎｍマーク（２００ｎｍ周期）を１０．５ｍＷのレーザー光パワーで記録した。
記録後の光記録媒体に、超解像再生のためのレーザー光パワーを照射したところ、３．２ｍＷにおいて、ＣＮＲは約４２ｄＢが得られた。この再生を繰り返し行い、初期値から３ｄＢ下がるまでの回数を測定したところ、約１９０，０００回となった。これは比較例１に比べ、２．５倍以上に向上した。
あらかじめ記録ピットが形成された基板上に、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を９３ｎｍ、酸化セリウム（Ｃｅ−Ｏ）から成る拡散防止層を７ｎｍ、Ａｇ６．０Ｉｎ４．４Ｓｂ６１．０Ｔｅ２８．６から成る信号再生機能層を１５ｎｍ、Ｃｅ−Ｏからなる拡散防止層を７ｎｍ、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５からなる保護層を９３ｎｍ、順に形成した。
＜比較例２＞
拡散防止層を含まない超解像再生のための光記録媒体を形成した。あらかじめ記録ピットが形成された基板上に、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５から成る保護層を１００ｎｍ、Ａｇ６．０Ｉｎ４．４Ｓｂ６１．０Ｔｅ２８．６から成る信号再生機能層を１５ｎｍ、（ＺｎＳ）８５（Ｓｉ０２）１５からなる保護層を１００ｎｍ、順に形成した
測定は、実施例３及び比較例２ともに、λ＝６３５ｎｍ、ＮＡ＝０．６０の光学系から成る光ディスク評価装置（パルステック工業株式会社製、ＤＤＵ−１０００）を用いた。
実施例３及び比較例２に対し、線速度６ｍ／ｓにおいて、解像限界以下の２００ｎｍ記録ピット（４００ｎｍ周期）に、超解像再生のためのレーザー光パワーを照射したところ、ともに３．４ｍＷにおいて、ＣＮＲは４３ｄＢであった。
この再生を繰り返し行い、初期値から３ｄＢ下がるまでの回数を測定したところ、比較例２では約８，０００回、実施例３では約２０，０００回であった。つまり拡散防止層の導入により、超解像再生時の再生耐久性が従来の約２．５倍に向上した。
従来の超解像再生を行うための光記録媒体の構成例である。 本願発明に係る超解像再生を行うための光記録媒体の構成例である。 本願発明を説明するための再生レーザー光パワーと搬送波対雑音比（ＣＮＲ）の関係を示す図である。 本願発明を説明するための超解像再生繰り返し回数と搬送波対雑音比（ＣＮＲ）の関係を示す図である。 本願発明を説明するための超解像再生繰り返し回数と媒体からの反射光強度の関係を示す図である。
符号の説明
１ 基板
２ 保護層
３ 記録層
４ 信号再生機能層
５ 反射層
６ 拡散防止層

Claims (4)

  1. あらかじめ記録ピットが形成された基板上に信号再生機能層が積層された超解像再生を行うための光記録媒体において、該信号再生機能層は、二つの拡散防止層により挟まれ、さらに、該拡散防止層は、二つの保護層により挟まれており、該信号再生機能層は、Ｓｂ又はＴｅを含有し、該拡散防止層は、窒化物、酸化物又は炭化物により形成されていることを特徴とする超解像再生を行うための光記録媒体。
  2. 基板上に一度だけ記録可能な記録層及び信号再生機能層が積層された超解像再生を行うための光記録媒体において、該信号再生機能層は、二つの拡散防止層により挟まれ、さらに、該拡散防止層は、二つの保護層により挟まれており、該信号再生機能層は、Ｓｂ又はＴｅを含有し、該拡散防止層は、窒化物、酸化物又は炭化物により形成されていることを特徴とする超解像再生を行うための光記録媒体。
  3. 上記保護層は、ＺｎＳを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載された超解像再生を行うための光記録媒体。
  4. 上記記録層は、貴金属酸化物の熱分解に伴う変化を利用することにより形成することを特徴とする請求項２に記載の超解像再生を行うための光記録媒体。
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