JP2012216277A - 書込み可能な光学記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】書込み可能な光学記録媒体の提供。
【解決手段】書込み可能な光学記録媒体は、スパッタ方式で無機膜層を形成する。該書込み可能な光学記録媒体は基板と少なくとも一層の膜層堆積構造を包含し、各膜層堆積構造は、反射層、上誘電層、１層或いは複数層の記録層、下誘電層及びバリア層で構成される。本発明は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を基礎とする境界層を膜層堆積構造中の反射層と上誘電層の間に増設することで、環境抵抗性改善と電気性質改善の目的を達成する。
【選択図】図２

Description

本発明は光学記録保存媒体に係り、情報を書込み可能な記録媒体の膜層構造に関する。
光学記録保存は、レーザー光技術を利用してデータを光学記録媒体中に記録する。現在、市販されている無機書込み可能な光学記録媒体のほとんどは、バリア層、反射層、上下の誘電層に挟まれた記録層の類似方式で構成された膜層堆積構造を主とし、この膜層堆積構造は書込み可能な光学記録媒体の容量の要求に応じて、一回重複、或いはそれ以上重複した構造とされる（図１のとおり）。一定の記録パワーのレーザーで記録を行うことで、記録層に相変化を発生させ、記録領域と未記録領域の間の反射率の差異を形成する。この反射率の差異を適宜パワーのレーザーを使ってデータを読み出すことができる。
無機工程膜層堆積構造の環境抵抗性を強化、安定し、良好な記録結果を獲得するため、本発明は安定性が高く且つ高ｎ値（屈折係数）を有する膜層材料を提供し、レーザーパルスを有効に反射、透過させ、電気特性の最適化を達成し、緻密薄膜を形成し記録層材料を保護する。
本発明は書込み可能な光学記録媒体を提供し、それは基板の相反する側より入射したレーザー光でデータの読み書きが行え、膜層構造の調整を組合せれば、基板側より入射するレーザー光を利用してデータの読み書きを行える。本発明は螺旋状連続溝を備えた基板上に形成される膜層構造で、書込み可能な光学記録媒体の構造とし、少なくとも一組の膜層堆積構造で構成され、各膜層堆積構造はいずれも独立した記録膜層構造とされる。そのうち、該膜層堆積構造ａは、少なくとも、反射層、界面層、上誘電層、記録層、下誘電層、バリア層を包含し、さらに二つの堆積膜層を隔てる中間隔離層（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と膜層堆積構造ｂ上に増設された光透過層を包含する。
本発明は各膜層堆積構造中の反射層と上誘電層に、環境抵抗性を改善し電気特性を改善する界面層が設けられることで、工程最適化の目的を達成する。記録層はレーザー光の照射を受けた後、レーザー光を吸収し局部の顕微構造変化を発生し、界面元素が相互に拡散発生して混合領域を形成する。薄膜構造の違いにより、レーザー光に加熱されて形成される混合領域とレーザー光に加熱されない未混合領域には明らかな反射率の差異ができ、この反射率の差異によりデータを記録する目的を達成する。
本発明は単一膜層の無機材料を利用して書込み可能な光学記録媒体の界面層薄膜とし、高ｎ値薄膜によりレーザー光照射後に、記録点領域に界面反応を発生させてマイクロ構造変化を発生させ、これにより反射率に変化を発生させ、デジタル信号記録の目的を達成する。
周知の書込み可能な光学記録媒体の膜層構造表示図である。 本発明の実施例の膜層構造表示図である。 本発明の実施例と周知の技術に対し書込みパワーとジッターの動態試験結果の比較表である。 環境試験結果中の各層の電気層特性とデータ保存寿命比較図である（摂氏７０度／８０％ＲＨ）。 環境試験結果中の各層の電気層特性とデータ保存寿命比較図である（摂氏８０度／８０％ＲＨ）。 環境試験結果中の各層の電気層特性とデータ保存寿命比較図である（摂氏９０度／８０％ＲＨ）。 環境試験とデータ保存寿命の比較図である。 本発明の実施例と周知の技術を異なる温度と湿度保存条件下で試験した寿命評価結果比較表である。
図２から図５に示されるように、本発明は、界面層構造を備えた書込み可能な光学記録媒体を開示し、環境抵抗性改善と電気特性最適化の目的を達成する。実施例中、本発明の書込み可能な光学記録媒体は、可視光範囲の波長のレーザー光を利用して高速で安定的にデータを書込め、さらに長期に渡ってデータが保存できる。ただし、例示された実施例は本発明の最良の実施方法を記述するためのものであって、本発明の実施範囲を限定するためのものではない。
図２に示されるように、本発明の実施例の書込み可能な光学記録媒体の膜層構造は、螺旋状連続溝を備えた基板（１１）、膜層堆積構造ａ、中間隔離層（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）（２０）、膜層堆積構造ｂ、及び光透過層（１７）を包含する。
そのうち、該膜層堆積構造ａは少なくとも、反射層（１２）、上誘電層（１３）、界面層（１８）、記録層（１４）、下誘電層（１５）、バリア層（１６）を包含する。
該膜層堆積構造ｂは少なくとも、反射層（１２）、上誘電層（１３）、界面層（１８）、記録層（１４）、下誘電層（１５）、バリア層（１６）を包含する。
この構造の光学記録媒体は、光透過層（１７）側より投射されるレーザービーム（１９）によりデータの読み書きが実行される。
基板（１１）には光学透明材料であり適度な機械強度を提供できる材料が用いられ、ポリカーボネート樹脂（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスチレン樹脂（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリエチレン樹脂（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリプロピレン樹脂（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｅｓｉｎ）などが使用される。
基板（１１）上には予め溝部（ｇｒｏｏｖｅ）と溝間部（ｌａｎｄ）が形成されている。データが書き込まれる或いは読み取られる時は、これらの溝部と溝間部がレーザービーム（１９）トラッキングとデータ記録位置として用いられる。
反射層（１２）の材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ネオジム（Ｎｄ）、ビスマス（Ｂｉ）及びこれらの元素を主成分とする合金より選択し、厚さは５ｎｍから３００ｎｍとする。
上誘電層（１３）と下誘電層（１５）は、材料に硫化亜鉛−酸化シリコン（ＺｎＳ−ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化ゲルマニウム（ＧｅＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）等の誘電材料から選択し、
それぞれの厚さは１ｎｍから３００ｎｍとし、上述の材料の単一層或いは複数層で構成する。
界面層（１８）材料は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を基礎とする混合材料から選択し、膜層厚さは１ｎｍから３００ｎｍとする。
記録層（１４）の材料は、銅（Ｃｕ）、シリコン（Ｓｉ）及びクロム（Ｃｒ）から選択し、単一ターゲット材で、厚さは３ｎｍから５０ｎｍとする。
バリア層（１６）の材料は、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）とし、厚さは３ｎｍから５０ｎｍとする。
光透過層（１７）は光硬化樹脂とし、光学記録媒体の膜層を保護し、膜層材料の摩損、湿気による変質、或いは空気中に露出することによる酸化を防止する。
本発明の実施例は以下のとおりである。
厚さが１．１ｍｍで溝部（ｇｒｏｏｖｅ）と溝間部（ｌａｎｄ）が形成されたブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）基板（１１）を準備する。そのトラックピッチは０．３２μｍとする。磁気制御スパッタ方式で、基板（１１）上に膜層堆積構造ａを形成する。該膜層堆積構造ａの形成ステップは以下のとおりである。まず、１層の膜厚が１００ｎｍの銀（Ａｇ）反射層（１２）を形成し、続いて該反射層（１２）の上に膜厚４ｎｍの酸化ジルコニウム混合物（ ＺｒＯ2 ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）界面層（１８）（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｉｌｍ）を形成する。続いて、界面層（１８）の上に膜厚１４ｎｍの硫化亜鉛−酸化シリコン（ＺｎＳ−ＳｉＯ2）上誘電層（１３）を形成し、さらに上誘電層（１３）の上に膜厚１４ｎｍの記録層（１４）を形成し、さらに記録層（１４）の上に膜厚３０ｎｍの硫化亜鉛−酸化シリコン（ＺｎＳ−ＳｉＯ2）下誘電層（１５）を形成し、その後、下誘電層（１５）の上に膜厚１０ｎｍの窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）バリア層（１６）を形成する。
膜層堆積構造ａの形成が完成した後に、バリア層（１６）の上に一層の２５μｍの中間隔離層（２０）を塗布し、これにより膜層堆積構造ａと膜層堆積構造ｂを隔離する。続いて、中間隔離層（２０）の上に膜層堆積構造ｂをスパッタにより形成する。該膜層堆積構造ｂの製造ステップは、まず、１層の厚さが４ｎｍの銀合金反射層（１２）をスパッタ形成し、反射層（１２）の上に厚さ４ｎｍの酸化ジルコニウム混合物（ＺｒＯ2 ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）界面層（１８）を形成する。続いて、界面層（１８）の上に厚さ１０ｎｍの硫化亜鉛−酸化シリコン（ＺｎＳ−ＳｉＯ2）上誘電層（１３）を形成し、さらに上誘電層（１３）の上に厚さ１４ｎｍの記録層（１４）を形成し、さらに記録層（１４）の上に厚さ３０ｎｍの硫化亜鉛−酸化シリコン（ＺｎＳ−ＳｉＯ2）下誘電層（１５）を形成し、その後、下誘電層（１５）の上に厚さ１０ｎｍの窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）バリア層（１６）を形成し、最後にバリア層（１６）の上に厚さ０．１ｍｍの光透過層（１７）を塗布し、実施例のディスクを完成する。その完成した膜層構造は図２に示すとおりである。
スパッタされた薄膜の厚さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）とＥＴＡ−ＲＴで観察する。ディスクの動態分析はＰｕｌｓｔｅｃ ＯＤＵ−１０００動態試験機を用い、ディスクの動態性質を測定する。測定の書込みパワーは１０ｍＷから２２ｍＷで、レーザー波長はλ＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５、書込み線速度はそれぞれ４．９２ｍ／ｓ、９．８４ｍ／ｓ、１９．６８ｍ／ｓ、１９．５２ｍ／ｓで、ブルーレイディスクの１倍速、２倍速、４倍速及び６倍速記録速度の規格と符合させる。
図３に示される結果から分かるように、本発明の書込み可能な光学記録媒体の記録速度は、１倍速、２倍速、４倍速及び６倍速のいずれであっても、界面層（１８）が反射層（１２）と上誘電層（１３）の間に増設された膜層堆積構造中にあって、いずれも界面層（１８）を増設しない場合に較べて、より良好な電気特性水準を得られ、またそのジッター（Ｊｉｔｔｅｒ）と書込みパワー間は正常な書込みの区間幅に適合し、書込み可能ブルーレイディスクの記録要求に符合し、この光学記録媒体が実用性を備えていることを実証する。
環境抵抗性は異なる温度と湿度において実際に試験を実施し、ブルーレイディスク規格書が要求するＲＳＥＲ＜０．０００２規格下でそれぞれ摂氏７０度／８０％ＲＨ、摂氏８０度／８０％ＲＨ、摂氏９０度／８０％ＲＨの耐天候リミット試験を行い（Ａ組は界面層を増加したブルーレイデュアルレイヤー製品、Ｂ組は界面層を設けていないオリジナルブルーレイデュアルレイヤー製品）、図４ａから図４ｄのデータ保存時間と各層の電気特性の関係図を得る。さらに、ＩＳＯ１０９９５の統計計算方式を利用し、摂氏８０度、８５度、９０度で８０％ＲＨ下での寿命保存試験を行なったところ、それぞれ５５０ｈｒ、３５０ｈｒ及び２００ｈｒをクリアし、図５のように、自然対数を用いて異なる１ｎ（ｈｏｕｒｓ）ｖｓ １／ｋ（絶対温度の逆数）の対応を取り出し、摂氏２５度の時の寿命は約４９０３６５．６ｈｒであると推断でき、これは約５５年に換算される。実施例のデュアルレイヤーブルーレイディスクは、界面層を設けていないオリジナル設計のものより明らかに優れている。結果を評価すると、A組は室温下でデータを５５年保存でき、これに対して界面層を加えていないB組は約２０年の保存期間となり、保存寿命を２．５倍増加させることになる。
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
１１ 基板
１２ 反射層
１３ 上誘電層
１４ 記録層
１５ 下誘電層
１６ バリア層
１７ 光透過層
１８ 界面層
１９ レーザービーム
２０ 中間隔離層

Claims (4)

  1. 螺旋状連続溝を備えた基板上に、少なくとも１層の膜層堆積構造、中間隔離層及び光透過層が形成され、各該膜層堆積構造は独立した記録膜層構造とし、反射層、上誘電層、１層の記録層、下誘電層及びバリア層で構成され、各該中間隔離層により各該膜層堆積構造間が連結並びに隔離された書込み可能な光学記録媒体において、
    環境抵抗性と電気性質を改善するために界面層が該膜層堆積構造中の該反射層と該上誘電層の間に増設されたことを特徴とする、書込み可能な光学記録媒体。
  2. 請求項１記載の書込み可能な光学記録媒体において、該界面層の主要成分は酸化ジルコニウム混合物とし、その厚さは１から３００ｎｍとされることを特徴とする、書込み可能な光学記録媒体。
  3. 請求項１記載の書込み可能な光学記録媒体において、該記録層の材料は、銅、シリコン、クロム、半金属或いはその合金を主要な単体成分とするもののうち任意の二種類とすることを特徴とする、書込み可能な光学記録媒体。
  4. 請求項１記載の書込み可能な光学記録媒体において、該基板の材料は、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート、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より選択されることを特徴とする、書込み可能な光学記録媒体。
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