JP3862205B2 - 光記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体にレーザー光を集光照射して記録材料に相変化を生じさせ、高密度に情報を記録、再生、消去する書き換え可能な相変化型光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量を特徴として実用化された光ディスクには、コンパクトディスクやレーザーディスクとして知られている再生専用型、一度記録できる追記型、繰り返し記録消去できる書き換え可能型がある。
【０００３】
ＣＤ−ＲＯＭに代表される再生専用の光ディスクは６５０ＭＢの容量があり、更なる大容量化を図った結果、現在では片面４．７ＧＢのＤＶＤ−ＲＯＭが開発されている。
追記型の光ディスクはＣＤ−Ｒとして製品化され、ＤＶＤ−ＲＯＭと同程度の容量を目指した開発が進められている。
書き換え可能型には、相変化型光ディスクと光磁気ディスクがある。なかでも、相変化型光ディスクは書き換え可能型の光ディスクとして重要になりつつあり、現在６５０ＭＢ容量のＣＤ−ＲＷや、２．６ＧＢ容量のＤＶＤ−ＲＡＭが製品化され、更に大容量化、高密度化の方向に向かって検討されている。
【０００４】
また、上記した光ディスクを貼り合わせた両面構成のディスクが提案されている。この両面構成のディスクは容量を２倍にすることができるが、ヘッドを２個必要とするか、あるいは１個のヘッドでディスクをひっくり返して記録再生することになり、実用化にあたって問題となる。
一方、再生専用のＤＶＤの規格においては、２層ディスクが定義されていて、片側から両層の情報を再生し、大容量化を図っている。
【０００５】
相変化型の光ディスクの場合には、「書き換え可能な２層−相変化光ディスク」が応用物理学会学術講演会（１９９８年９月）で提案されているが、大容量化と十分な記録再生消去特性を同時に満足し、且つ繰り返し特性のすぐれた光ディスクは実現していない。
【０００６】
また、特開平１０−２９３９４２号公報において提案されている光学情報記録媒体は、相変化型光記録媒体を、透過性スペーサを介して複数積層し、上記と同様片側から記録再生を行う方式であるが、同様に大容量化と記録再生特性を同時にみたし、且つ繰り返し特性のすぐれたディスクは実現していない。特に、加熱冷却のヒートサイクル時に重要となる放熱作用を取り入れた冷却構造になっていないため熱劣化が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記した相変化型の光記録媒体を２層にして片側からの記録再生を可能とし、十分な放熱作用をもつ構造とし、大容量化と良好な記録再生消去特性をもち、且つ繰り返し特性のすぐれたディスクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一に、透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層を順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次形成した第２の光記録媒体とを、第１の光記録媒体の第３誘電体層と第２の光記録媒体の第２誘電体層が接するように透明接着剤で貼り合せてなり、且つ各々の記録層として相変化材料を用いた光記録媒体であって、前記第１の光記録媒体の第３誘電体層は、誘電体層の膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄが、１０８ｎｍ≦ｎｄ≦１７２ｎｍまたは４５２ｎｍ≦ｎｄ≦４９４ｎｍであり、前記第１の光記録媒体の記録層は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなり且つ膜厚ｄが５ｎｍ≦ｄ≦１５ｎｍであり、前記第２の光記録媒体の記録層はＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなり且つ膜厚ｄが１２ｎｍ≦ｄ≦２０ｎｍであることを特徴とする光記録媒体が提供される。
【０００９】
第二に、前記第３誘電体層が窒化物誘電体材料からなることを特徴とする前記（１）項に記載の光記録媒体が提供される。
【００１０】
第三に、前記窒化物誘電体材料がＡｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、又はＢを主成分とした窒化物からなることを特徴とする前記（２）項記載の光記録媒体が提供される。
【００１１】
第四に、前記透明接着剤が光硬化型樹脂からなることを特徴とする前記（１）項乃至第（３）項の何れか１に記載の光記録媒体が提供される。
【００１２】
第五に、前記記録層に窒素が添加されていることを特徴とする前記（１）項乃至第（４）項の何れか１に記載の光記録媒体が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
図１及び２は、本発明の相変化記録膜を用いた光記録媒体の構成を示した模式断面図である。
図１は、透明基板上に第３誘電体層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した第２の光記録媒体とを、透明接着剤で貼り合わせたものである。
【００２２】
図２は、透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層をスパッタにより順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した第２の光記録媒体とを、透明接着剤で貼り合わせたものである。
【００２３】
透明接着剤は光学分離層としての作用をもち、第１の光記録媒体と第２の光記録媒体とを光学的に分離するものである。透明接着剤の膜厚は４０μｍ程度に設定され、光硬化性樹脂を用いてスピンコートにより形成される。
【００２４】
透明基板としては、アクリル系や、ポリカーボネート（ＰＣ）等のプラスチック基板若しくはガラス基板が使用される。
【００２５】
第１及び第２の光記録媒体における第１及び第２誘電体層としては、ＺｎＳとＳｉＯ2の混合物からなるＺｎＳ：ＳｉＯ2を使用するが、他の誘電体材料を使用してもよい。
【００２６】
第３誘電体層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ又はＢを主成分とした窒化物誘電体材料が用いられる。これらの窒化物誘電体材料は熱伝導率が大きいため、記録層の冷却を行って熱劣化を防止する効果がある。また、窒化物以外の高熱伝導率の誘電体材料を使用してもよい。
【００２７】
記録層としては、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とした材料を使用するが、他の材料、例えばＧｅＳｂＴｅ系やＩｎＳｂＴｅ系等のカルコゲナイド系材料を用いてもよい。また、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とした記録層に窒素を添加することにより、結晶化温度を高くすることができる。例えば、窒素添加量が０のとき、結晶化温度Ｔｃは約２００℃であり、スパッタ時の窒素ガス流量が３ｓｃｃｍのときＴｃは約２７０℃となる。従って、窒素添加により熱的安定性が向上し、長期の保存に対して記録情報が失われることなく安定に保存される。
【００２８】
反射層は、反射と第２の光記録媒体の記録層に対して放熱機能を同時にもたせるため、金属等の熱伝導率の高い材料が使われる。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔｉ合金等の金属材料が挙げられる。
【００２９】
まず、図１に示される構成の光記録媒体の実施例について説明する。
図３−（ａ）、−（ｂ）に、図１に示される構成の光記録媒体を用いた場合の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を求めた実施例を示す。図４−（ａ）、−（ｂ）に、同上構成の光記録媒体を用いた場合の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を示す。これらの図においては、多層薄膜の反射率と透過率を一般によく知られているマトリックス法を用いて計算したものであり、図３−（ａ）、−（ｂ）の横軸は、第１の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚を表している。
【００３０】
なお、図中、Ｒｃは記録層が初期化された結晶相の反射率、Ｒａは記録状態にあるアモルファス相の反射率である。Ｔｃは結晶相の透過率、Ｔａはアモルファス相の透過率である。
【００３１】
図３−（ａ）、−（ｂ）の第１の光記録媒体は、透明なポリカーボネート基板（ＰＣ基板）上に、膜厚６０ｎｍの窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いた第３誘電体層、膜厚２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第１誘電体層、膜厚８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした記録材料を用いた記録層、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第２誘電体層、透明接着剤層を順次形成した構成である。
【００３２】
第２誘電体層の層厚としては、２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲内が適切で、この層厚範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔが大きくなる様な層厚を設定することができる。例えば、本例〔図３−（ａ）、−（ｂ）〕では、第２誘電体層の膜厚を８０ｎｍ及び２４０ｎｍに設定すると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａはともに５０％以上と大きくなる。従って、より好ましい第２誘電体層の膜厚として、６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲に設定するとよい。
【００３３】
第１誘電体層は、第２誘電体層と同様に保護膜としての作用をしている。その膜厚は１５ｎｍから４０ｎｍが適切で、これ以上厚くなると前述した様に、ＡｌＮ膜への放熱が十分行われなくなり、オーバーライト時に記録膜の冷却が悪くなり、特に急冷が必要な場合には、満足な記録ができなくなる。
【００３４】
第３誘電体層のＡｌＮ膜は、ヒートシンク的な作用をし、膜厚が厚い程、その効果が大きくなる。十分な放熱効果を得るため、ＡｌＮ膜又は他の窒化膜の膜厚ｄと屈折率の積ｎｄは、後述の実施例で示すように４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍの範囲に設定するのが適切である。
【００３５】
記録層にＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした材料を使用したときの第１の光記録媒体の記録層膜厚と、透過率Ｔと反射率Ｒの関係を図５−（ａ）、−（ｂ）に示す。図５−（ａ）、−（ｂ）では第２誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2の膜厚を８０ｎｍにしてある。記録層の膜厚が厚くなるに従って透過率Ｔは減少し、反射率Ｒは増加する。第１の光記録媒体の平均透過率をＴａｖ、第２の光記録媒体単独の反射率をＲ2とすると、図１の構成において、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は次式で与えられる。
【数１】
ｒ2＝Ｒ2・Ｔａｖ2 （１）
【００３６】
上式でＲ2＝３３％、Ｔａｖ＝４０％とすると、ｒ2＝５．３％となり、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖに大きく左右される。第２の光記録媒体の光利用効率を５％程度以上確保するためには、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖとして４０％以上の値が必要であり、第１の光記録媒体の記録層の膜厚を１５ｎｍ以下に設定すればよい。また、第２の光記録媒体の光利用効率を８％以上にするにはＴａｖ＝５０％が必要で、第１の光記録媒体の記録層の膜厚を約１０ｎｍ以下に設定することにより上記の値が実現される。
【００３７】
一方、記録層の膜厚を薄くすると透過率Ｔａｖは大きくなる反面、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃ、Ｒａが小さくなってしまうので、所望の反射率を得るためには適切な膜厚に設定しなければならない。例えば、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃを５％以上にするには、記録層の膜厚を５ｎｍ以上に、またＲｃを８％以上にするには、記録層の膜厚を７ｎｍ以上に設定する必要がある。
【００３８】
図４−（ａ）、−（ｂ）は前実施例（図３）において、第２誘電体層の膜厚を８０ｎｍに設定して、第３誘電体層ＡｌＮ膜の膜厚を変えて、反射率Ｒと透過率Ｔの変化を示す実施例である。ＡｌＮ膜の膜厚として２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲がよく（４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍ）、この範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔを大きくできる。例えば、ＡｌＮ膜の膜厚を６０ｎｍ及び２２０ｎｍにすると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と、Ｒｃ＝１５％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａも５０％以上と大きい値をとる。
【００３９】
従って、より好ましいＡｌＮ膜の膜厚としては、４０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の範囲に設定するとよい。ＡｌＮ膜の屈折率をｎ＝２．１５（６３５ｎｍ）とすると、膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄは８６ｎｍ≦ｎｄ≦５１６ｎｍの範囲がよい。
【００４０】
以上述べてきた第１の光記録媒体の実施例において、第３誘電体層ＡｌＮがない層構成も可能である。その場合には透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した構成となる。第１誘電体層と第２誘電体層には記録層の放熱作用を効果的にするため、高熱伝導率の材料を使用するのが好ましい。例えば、ＡｌＮ膜などの窒化物誘電体材料や、ＺｎＳ：ＳｉＯ2等である。ＺｎＳ：ＳｉＯ2は、ＳｉＯ2の混合比が大きいほど熱伝導率が高くなるので、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いる場合はＳｉＯ2の混合比の大きい値を用いるのが適切である。窒化物誘電体材料としては、Ａｌの他にＧａ、Ｓｉ、Ｇｅ又はＢを主成分とした窒化物が使用される。
【００４１】
第１及び第２誘電体層にＡｌＮ又はＺｎＳ：ＳｉＯ2を使用し、各々の膜厚をｄ１、ｄ２と表すと、両者とも２０ｎｍ≦ｄ１、ｄ２≦３００ｎｍの範囲に設定することが適切である。記録層ＡｇＩｎＳｂＴｅの膜厚としては、前述したように第１の光記録媒体が適切な反射率と透過率を得るために、５ｎｍ≦記録層膜厚≦１５ｎｍの範囲内にすることが必要である。
【００４２】
次に、図２に示される構成の光記録媒体の実施例について説明する。
図６−（ａ）、−（ｂ）に、図２に示される構成の光記録媒体を用いた場合の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を求めた実施例を示す。図７−（ａ）、−（ｂ）に、同上構成の光記録媒体を用いた場合の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を示す。これらの図においては、多層薄膜の反射率と透過率を一般によく知られているマトリックス法を用いて計算したものであり、図６−（ａ）、−（ｂ）の横軸は、第１の光記録媒体の第１誘電体層の膜厚を表している。
【００４３】
なお、図中、Ｒｃは記録層が初期化された結晶相の反射率、Ｒａは記録状態にあるアモルファス相の反射率である。Ｔｃは結晶相の透過率、Ｔａはアモルファス相の透過率である。
【００４４】
図６−（ａ）、−（ｂ）の第１の光記録媒体は、透明なポリカーボネート基板（ＰＣ基板）上に、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第１誘電体層、膜厚８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした記録材料を用いた記録層、膜厚２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第２誘電体層、膜厚６０ｎｍの窒化アルミ（ＡＩＮ）を用いた第３誘電体層、透明接着剤層を順次形成した構成である。
【００４５】
第１誘電体層の層厚としては、２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲内が適切で、この層厚範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔが大きくなる様な層厚を設定することができる。例えば、本例〔図６−（ａ）、−（ｂ）〕では、第１誘電体層の膜厚を８０ｎｍ及び２４０ｎｍに設定すると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％及びＲｃ＝１５％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａはともに５０％以上と大きくなる。従って、より好ましい第１誘電体層の膜厚として、６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲に設定するとよい。
【００４６】
第２誘電体層は、第１誘電体層と同様に保護膜としての作用をしている。その膜厚は１５ｎｍから４０ｎｍが適切で、これ以上厚くなると前述した様に、ＡｌＮ膜への放熱が十分行われなくなり、オーバーライト時に記録膜の冷却が悪くなり、特に急冷が必要な場合には、満足な記録ができなくなる。
【００４７】
第３誘電体層のＡｌＮ膜は、ヒートシンク的な作用をし、膜厚が厚い程、その効果が大きくなる。十分な放熱効果を得るため、ＡｌＮ膜又は他の窒化膜の膜厚ｄと屈折率の積ｎｄは、後述の実施例で示すように４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍの範囲に設定するのが適切である。
【００４８】
記録層にＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした材料を使用したときの第１の光記録媒体の記録層膜厚と、透過率Ｔと反射率Ｒの関係を図８−（ａ）、−（ｂ）に示す。図８−（ａ）、−（ｂ）では第１誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2の膜厚を８０ｎｍにしてある。記録層の膜厚が厚くなるに従って透過率Ｔは減少し、反射率Ｒは増加する。第１の光記録媒体の平均透過率をＴａｖ、第２の光記録媒体単独の反射率をＲ2とすると、図２の構成において、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は次式で与えられる。
【数２】
ｒ2＝Ｒ2・Ｔａｖ2 （１）
【００４９】
上式でＲ2＝３３％、Ｔａｖ＝４０％とすると、ｒ2＝５．３％となり、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖに大きく左右される。第２の光記録媒体の光利用効率を５％程度以上確保するためには、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖとして４０％以上の値が必要であり、第１の光記録媒体の記録層の膜厚を１５ｎｍ以下に設定すればよい。また、第２の光記録媒体の光利用効率を８％以上にするにはＴａｖ＝５０％が必要で、第１の光記録媒体の記録層厚を約１０ｎｍ以下に設定することにより上記の値が実現される。
【００５０】
一方、記録層の膜厚を薄くすると透過率Ｔａｖは大きくなる反面、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃ、Ｒａが小さくなってしまうので、所望の反射率を得るためには適切な膜厚に設定しなければならない。例えば、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃを５％以上にするには、記録層の膜厚を５ｎｍ以上に、またＲｃを８％以上にするには、記録層の膜厚を７ｎｍ以上に設定する必要がある。
【００５１】
図７−（ａ）、−（ｂ）は前実施例（図６）において、第１誘電体層の膜厚を８０ｎｍに設定して、第３誘電体層ＡｌＮ膜の膜厚を変えて、反射率Ｒと透過率Ｔの変化を示す実施例である。ＡｌＮ膜の膜厚として２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲がよく（４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍ）、この範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔを大きくできる。例えば、ＡｌＮ膜の膜厚を６０ｎｍ及び２２０ｎｍにすると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａも５０％以上と大きい値をとる。
【００５２】
従って、より好ましいＡｌＮ膜の膜厚としては、４０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の範囲に設定するとよい。ＡｌＮ膜の屈折率をｎ＝２．１５（６３５ｎｍ）とすると、膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄは８６ｎｍ≦ｎｄ≦５１６ｎｍの範囲がよい。
【００５３】
次に、図１及び図２で示される光記録媒体に共通である第２の光記録媒体の実施例について説明する。
図９に、第２の光記録媒体単独の場合、結晶相とアモルファス相の反射率Ｒｃ、Ｒａを求めた実施例を示す。横軸は第２の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚である。
【００５４】
Ｒｃは第２の光記録媒体の記録層が初期化された結晶相の反射率、Ｒａは記録状態にあるアモルファス相の反射率を示している。第２光記録媒体は透明なポリカーボネート基板（ＰＣ基板）上に、膜厚２５ｎｍのＡｌ−Ｔｉ合金を用いた反射層、膜厚２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第１誘電体層、膜厚１３ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした材料を用いた記録層、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第２誘電体層、透明接着剤層を順次形成した構成である。
【００５５】
第２の光記録媒体は、第１の高記録媒体を通して情報の記録再生を行うので、光利用効率を上げるために高感度で且つ高反射率の構成をとることが重要である。高感度化は本例の構成のように反射層を設け、記録層を１３ｎｍと薄めに設定することにより実現できる。記録層が薄い程、溶融に要するエネルギーを低くすることができるためである。高反射率の構成にするには、第２誘電体層の膜厚を適切に設定することにより実現する。例えば図９において、第２誘電体層の膜厚を１２０ｎｍにすることにより、Ｒｃ＝３４％、Ｒａ＝１８％と高反射率となる。
【００５６】
第２誘電体層の膜厚の好ましい範囲としては、前述した（１）式において、反射率ｒ2を５％以上、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖを６０％とすると、Ｒ2（Ｒｃ）は１４％以上となるため、図９より６０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下となる。またｒ2を８％以上、Ｔａｖ＝６０％とすると、Ｒ2（Ｒｃ）は２２％以上と高反射率になり、図９より第２誘電体層の膜厚のより好ましい範囲は８２ｎｍ以上、１７０ｎｍ以下に設定すればよい。
【００５７】
上記した第２誘電体層の膜厚範囲の外にも、Ｒ2（Ｒｃ）が１４％以上、又は２２％以上になる膜厚が２２０ｎｍ以上に存在するので、第２誘電体層の膜厚ｄの適用範囲として６０ｎｍ≦ｄ≦３００ｎｍがよい。
【００５８】
第２の光記録媒体の第１誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2は、第２誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2と同様に保護膜としての作用をしている。その膜厚は１５ｎｍから４０ｎｍの範囲が適切で、これ以上に厚くなると、Ａｌ−Ｔｉ膜への放熱が悪くなり、オーバーライト時に満足な記録ができなくなる。
【００５９】
図１０−（ａ）に第２の光記録媒体の反射率を、記録層ＡｇＩｎＳｂＴｅの厚さを変えてみたものを示す。高感度化のためには、記録層膜厚は薄い程よいが、あまり薄くすると反射率差Ｒｃ−Ｒａが小さくなり、再生信号のコントラストが減少してしまう。従って、反射率差Ｒｃ−Ｒａを１５％以上にするためには、記録層膜厚として１２ｎｍ以上で２０ｎｍ以下が適切である。
【００６０】
図１０−（ｂ）は、第２の光記録媒体の反射率差Ｒｃ−Ｒａを、反射層Ａｌ−Ｔｉの厚さを変えてみたものである。反射層の膜厚が１０ｎｍ以上で、反射率差Ｒｃ−Ｒａが１５％以上の値が得られる。しかし、反射層の放熱作用を効果的にするには、膜厚として２０ｎｍ以上が好ましい。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明における光記録媒体及び記録再生の具体的実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６２】
（参考例１）
ＰＣ基板上に厚さ７０ｎｍのＡｌＮからなる第３誘電体層、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第１誘電体層、厚さ８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ２をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２４０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第２誘電体層を順次スパッタリングにより形成し、初期化して第１の光記録媒体を製作した。
【００６３】
次に、ＰＣ基板上に厚さ４０ｎｍのＡｌ−Ｔｉからなる反射層、厚さ２５ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第１の誘電体層、厚さ１３ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ2をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２６０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第２誘電体層を順次スパッタリングにより形成し、初期化して第２の光記録媒体を製作した後、スピンコート法により、第２誘電体層面上に紫外線硬化型樹脂を４０μｍ厚さに塗布した。その後、第１及び第２の光記録媒体を各々の第２誘電体層面が紫外線硬化樹脂を介して接するように貼り合わせ、第１の光記録媒体側から紫外線を照射して接着した。
【００６４】
こうして得られたディスクを回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、第１の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、同一トラック上で変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときのレーザー波長はλ＝６３５ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６、記録パワーと消去パワーは１０ｍＷと５ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は１０％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は４％であった。
【００６５】
次に、フォーカスサーボのオフセットを変えて、ディスク奥側の第２の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、ディスク回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときの記録パワーと消去パワーは１２ｍＷと６ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は９％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は３％であった。
【００６６】
（実施例１）
ＰＣ基板上に厚さ８０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第１誘電体層、厚さ８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ２をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第２誘電体層、厚さ２２０ｎｍのＡｌＮからなる第３誘電体層を順次スパッタリングにより形成して、第１の光記録媒体を製作した。
【００６７】
次に、ＰＣ基板上に厚さ４０ｎｍのＡｌ−Ｔｉからなる反射層、厚さ２５ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第１の誘電体層、厚さ１３ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ2をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２６０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第２誘電体層を順次スパッタリングにより形成して、第２の光記録媒体を製作した後、スピンコート法により、第２誘電体層面上に紫外線硬化型樹脂を４０μｍ厚さに塗布した。その後、第１及び第２の光記録媒体を初期化し、第１の光記録媒体の第３誘導体層面と第２の光記録媒体の第２誘電体層面が紫外線硬化樹脂を介して接するように貼り合わせ、第１の光記録媒体側から紫外線を照射して接着した。
【００６８】
こうして得られたディスクを回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、第１の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、同一トラック上で変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときのレーザー波長はλ＝６３５ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６、記録パワーと消去パワーは１０ｍＷと５ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は１１％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は５％であった。
【００６９】
次に、フォーカスサーボのオフセットを変えて、ディスク奥側の第２の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、ディスク回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときの記録パワーと消去パワーは１２ｍＷと６ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は１０％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は４％であった。
【００７０】
【発明の効果】
透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、又は透明基板上に、第３誘電体層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、又は透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層を順次設けた構成をとり、各層の材料と膜厚が適切に設定され、十分な放熱作用と高透過率をもつ第１の光記録媒体が実現する。
透明基板上に、反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次設けた構成であり、各層の材料と膜厚が適切に設定された十分な放熱作用と高感度、高反射率の第２の光記録媒体が実現する。
第１と第２の光記録媒体を透明接着剤で貼り合わせることにより、２層構成の光記録媒体が実現する。２層構成の光記録媒体は１個の光ヘッドで片側からの記録再生が可能となり、大容量の光記録媒体が実現し、同時に両層とも、良好な記録再生特性をもち、繰り返し特性のよい光記録媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 相変化型光記録媒体の一例の層構成を表わした模式断面図である。
【図２】本発明の相変化型光記録媒体の別の例の層構成を表わした模式断面図である。
【図３】 （ａ）は第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図４】 （ａ）は第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図５】 （ａ）は第１の光記録媒体の記録層膜厚と透過率との関係を示す図であり、また（ｂ）は第１の光記録媒体の記録層膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第１誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第１誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は本発明の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の第１の光記録媒体の記録層膜厚と透過率との関係を示す図であり、また（ｂ）は本発明の第１の光記録媒体の記録層膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の光記録媒体単独の場合の結晶相とアモルファス相の反射率と第２誘電体層膜厚との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と記録層膜厚との関係を示す図であり、また（ｂ）は本発明の第２の光記録媒体の反射率差（Ｒｃ−Ｒａ）と反射層の膜厚との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体にレーザー光を集光照射して記録材料に相変化を生じさせ、高密度に情報を記録、再生、消去する書き換え可能な相変化型光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量を特徴として実用化された光ディスクには、コンパクトディスクやレーザーディスクとして知られている再生専用型、一度記録できる追記型、繰り返し記録消去できる書き換え可能型がある。
【０００３】
ＣＤ−ＲＯＭに代表される再生専用の光ディスクは６５０ＭＢの容量があり、更なる大容量化を図った結果、現在では片面４．７ＧＢのＤＶＤ−ＲＯＭが開発されている。
追記型の光ディスクはＣＤ−Ｒとして製品化され、ＤＶＤ−ＲＯＭと同程度の容量を目指した開発が進められている。
書き換え可能型には、相変化型光ディスクと光磁気ディスクがある。なかでも、相変化型光ディスクは書き換え可能型の光ディスクとして重要になりつつあり、現在６５０ＭＢ容量のＣＤ−ＲＷや、２．６ＧＢ容量のＤＶＤ−ＲＡＭが製品化され、更に大容量化、高密度化の方向に向かって検討されている。
【０００４】
また、上記した光ディスクを貼り合わせた両面構成のディスクが提案されている。この両面構成のディスクは容量を２倍にすることができるが、ヘッドを２個必要とするか、あるいは１個のヘッドでディスクをひっくり返して記録再生することになり、実用化にあたって問題となる。
一方、再生専用のＤＶＤの規格においては、２層ディスクが定義されていて、片側から両層の情報を再生し、大容量化を図っている。
【０００５】
相変化型の光ディスクの場合には、「書き換え可能な２層−相変化光ディスク」が応用物理学会学術講演会（１９９８年９月）で提案されているが、大容量化と十分な記録再生消去特性を同時に満足し、且つ繰り返し特性のすぐれた光ディスクは実現していない。
【０００６】
また、特開平１０−２９３９４２号公報において提案されている光学情報記録媒体は、相変化型光記録媒体を、透過性スペーサを介して複数積層し、上記と同様片側から記録再生を行う方式であるが、同様に大容量化と記録再生特性を同時にみたし、且つ繰り返し特性のすぐれたディスクは実現していない。特に、加熱冷却のヒートサイクル時に重要となる放熱作用を取り入れた冷却構造になっていないため熱劣化が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記した相変化型の光記録媒体を２層にして片側からの記録再生を可能とし、十分な放熱作用をもつ構造とし、大容量化と良好な記録再生消去特性をもち、且つ繰り返し特性のすぐれたディスクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一に、透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層を順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次形成した第２の光記録媒体とを、第１の光記録媒体の第３誘電体層と第２の光記録媒体の第２誘電体層が接するように透明接着剤で貼り合せてなり、且つ各々の記録層として相変化材料を用いた光記録媒体であって、前記第１の光記録媒体の第３誘電体層は、誘電体層の膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄが、１０８ｎｍ≦ｎｄ≦１７２ｎｍまたは４５２ｎｍ≦ｎｄ≦４９４ｎｍであり、前記第１の光記録媒体の記録層は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなり且つ膜厚ｄが５ｎｍ≦ｄ≦１５ｎｍであり、前記第２の光記録媒体の記録層はＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなり且つ膜厚ｄが１２ｎｍ≦ｄ≦２０ｎｍであることを特徴とする光記録媒体が提供される。
【０００９】
第二に、前記第３誘電体層が窒化物誘電体材料からなることを特徴とする前記（１）項に記載の光記録媒体が提供される。
【００１０】
第三に、前記窒化物誘電体材料がＡｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、又はＢを主成分とした窒化物からなることを特徴とする前記（２）項記載の光記録媒体が提供される。
【００１１】
第四に、前記透明接着剤が光硬化型樹脂からなることを特徴とする前記（１）項乃至第（３）項の何れか１に記載の光記録媒体が提供される。
【００１２】
第五に、前記記録層に窒素が添加されていることを特徴とする前記（１）項乃至第（４）項の何れか１に記載の光記録媒体が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
図１及び２は、本発明の相変化記録膜を用いた光記録媒体の構成を示した模式断面図である。
図１は、透明基板上に第３誘電体層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した第２の光記録媒体とを、透明接着剤で貼り合わせたものである。
【００２２】
図２は、透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層をスパッタにより順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した第２の光記録媒体とを、透明接着剤で貼り合わせたものである。
【００２３】
透明接着剤は光学分離層としての作用をもち、第１の光記録媒体と第２の光記録媒体とを光学的に分離するものである。透明接着剤の膜厚は４０μｍ程度に設定され、光硬化性樹脂を用いてスピンコートにより形成される。
【００２４】
透明基板としては、アクリル系や、ポリカーボネート（ＰＣ）等のプラスチック基板若しくはガラス基板が使用される。
【００２５】
第１及び第２の光記録媒体における第１及び第２誘電体層としては、ＺｎＳとＳｉＯ2の混合物からなるＺｎＳ：ＳｉＯ2を使用するが、他の誘電体材料を使用してもよい。
【００２６】
第３誘電体層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ又はＢを主成分とした窒化物誘電体材料が用いられる。これらの窒化物誘電体材料は熱伝導率が大きいため、記録層の冷却を行って熱劣化を防止する効果がある。また、窒化物以外の高熱伝導率の誘電体材料を使用してもよい。
【００２７】
記録層としては、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とした材料を使用するが、他の材料、例えばＧｅＳｂＴｅ系やＩｎＳｂＴｅ系等のカルコゲナイド系材料を用いてもよい。また、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とした記録層に窒素を添加することにより、結晶化温度を高くすることができる。例えば、窒素添加量が０のとき、結晶化温度Ｔｃは約２００℃であり、スパッタ時の窒素ガス流量が３ｓｃｃｍのときＴｃは約２７０℃となる。従って、窒素添加により熱的安定性が向上し、長期の保存に対して記録情報が失われることなく安定に保存される。
【００２８】
反射層は、反射と第２の光記録媒体の記録層に対して放熱機能を同時にもたせるため、金属等の熱伝導率の高い材料が使われる。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ−Ｔｉ合金等の金属材料が挙げられる。
【００２９】
まず、図１に示される構成の光記録媒体の実施例について説明する。
図３−（ａ）、−（ｂ）に、図１に示される構成の光記録媒体を用いた場合の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を求めた実施例を示す。図４−（ａ）、−（ｂ）に、同上構成の光記録媒体を用いた場合の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を示す。これらの図においては、多層薄膜の反射率と透過率を一般によく知られているマトリックス法を用いて計算したものであり、図３−（ａ）、−（ｂ）の横軸は、第１の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚を表している。
【００３０】
なお、図中、Ｒｃは記録層が初期化された結晶相の反射率、Ｒａは記録状態にあるアモルファス相の反射率である。Ｔｃは結晶相の透過率、Ｔａはアモルファス相の透過率である。
【００３１】
図３−（ａ）、−（ｂ）の第１の光記録媒体は、透明なポリカーボネート基板（ＰＣ基板）上に、膜厚６０ｎｍの窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いた第３誘電体層、膜厚２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第１誘電体層、膜厚８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした記録材料を用いた記録層、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第２誘電体層、透明接着剤層を順次形成した構成である。
【００３２】
第２誘電体層の層厚としては、２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲内が適切で、この層厚範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔが大きくなる様な層厚を設定することができる。例えば、本例〔図３−（ａ）、−（ｂ）〕では、第２誘電体層の膜厚を８０ｎｍ及び２４０ｎｍに設定すると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａはともに５０％以上と大きくなる。従って、より好ましい第２誘電体層の膜厚として、６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲に設定するとよい。
【００３３】
第１誘電体層は、第２誘電体層と同様に保護膜としての作用をしている。その膜厚は１５ｎｍから４０ｎｍが適切で、これ以上厚くなると前述した様に、ＡｌＮ膜への放熱が十分行われなくなり、オーバーライト時に記録膜の冷却が悪くなり、特に急冷が必要な場合には、満足な記録ができなくなる。
【００３４】
第３誘電体層のＡｌＮ膜は、ヒートシンク的な作用をし、膜厚が厚い程、その効果が大きくなる。十分な放熱効果を得るため、ＡｌＮ膜又は他の窒化膜の膜厚ｄと屈折率の積ｎｄは、後述の実施例で示すように４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍの範囲に設定するのが適切である。
【００３５】
記録層にＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした材料を使用したときの第１の光記録媒体の記録層膜厚と、透過率Ｔと反射率Ｒの関係を図５−（ａ）、−（ｂ）に示す。図５−（ａ）、−（ｂ）では第２誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2の膜厚を８０ｎｍにしてある。記録層の膜厚が厚くなるに従って透過率Ｔは減少し、反射率Ｒは増加する。第１の光記録媒体の平均透過率をＴａｖ、第２の光記録媒体単独の反射率をＲ2とすると、図１の構成において、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は次式で与えられる。
【数１】
ｒ2＝Ｒ2・Ｔａｖ2 （１）
【００３６】
上式でＲ2＝３３％、Ｔａｖ＝４０％とすると、ｒ2＝５．３％となり、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖに大きく左右される。第２の光記録媒体の光利用効率を５％程度以上確保するためには、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖとして４０％以上の値が必要であり、第１の光記録媒体の記録層の膜厚を１５ｎｍ以下に設定すればよい。また、第２の光記録媒体の光利用効率を８％以上にするにはＴａｖ＝５０％が必要で、第１の光記録媒体の記録層の膜厚を約１０ｎｍ以下に設定することにより上記の値が実現される。
【００３７】
一方、記録層の膜厚を薄くすると透過率Ｔａｖは大きくなる反面、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃ、Ｒａが小さくなってしまうので、所望の反射率を得るためには適切な膜厚に設定しなければならない。例えば、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃを５％以上にするには、記録層の膜厚を５ｎｍ以上に、またＲｃを８％以上にするには、記録層の膜厚を７ｎｍ以上に設定する必要がある。
【００３８】
図４−（ａ）、−（ｂ）は前実施例（図３）において、第２誘電体層の膜厚を８０ｎｍに設定して、第３誘電体層ＡｌＮ膜の膜厚を変えて、反射率Ｒと透過率Ｔの変化を示す実施例である。ＡｌＮ膜の膜厚として２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲がよく（４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍ）、この範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔを大きくできる。例えば、ＡｌＮ膜の膜厚を６０ｎｍ及び２２０ｎｍにすると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と、Ｒｃ＝１５％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａも５０％以上と大きい値をとる。
【００３９】
従って、より好ましいＡｌＮ膜の膜厚としては、４０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の範囲に設定するとよい。ＡｌＮ膜の屈折率をｎ＝２．１５（６３５ｎｍ）とすると、膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄは８６ｎｍ≦ｎｄ≦５１６ｎｍの範囲がよい。
【００４０】
以上述べてきた第１の光記録媒体の実施例において、第３誘電体層ＡｌＮがない層構成も可能である。その場合には透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層をスパッタにより順次形成した構成となる。第１誘電体層と第２誘電体層には記録層の放熱作用を効果的にするため、高熱伝導率の材料を使用するのが好ましい。例えば、ＡｌＮ膜などの窒化物誘電体材料や、ＺｎＳ：ＳｉＯ2等である。ＺｎＳ：ＳｉＯ2は、ＳｉＯ2の混合比が大きいほど熱伝導率が高くなるので、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いる場合はＳｉＯ2の混合比の大きい値を用いるのが適切である。窒化物誘電体材料としては、Ａｌの他にＧａ、Ｓｉ、Ｇｅ又はＢを主成分とした窒化物が使用される。
【００４１】
第１及び第２誘電体層にＡｌＮ又はＺｎＳ：ＳｉＯ2を使用し、各々の膜厚をｄ１、ｄ２と表すと、両者とも２０ｎｍ≦ｄ１、ｄ２≦３００ｎｍの範囲に設定することが適切である。記録層ＡｇＩｎＳｂＴｅの膜厚としては、前述したように第１の光記録媒体が適切な反射率と透過率を得るために、５ｎｍ≦記録層膜厚≦１５ｎｍの範囲内にすることが必要である。
【００４２】
次に、図２に示される構成の光記録媒体の実施例について説明する。
図６−（ａ）、−（ｂ）に、図２に示される構成の光記録媒体を用いた場合の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を求めた実施例を示す。図７−（ａ）、−（ｂ）に、同上構成の光記録媒体を用いた場合の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と透過率を示す。これらの図においては、多層薄膜の反射率と透過率を一般によく知られているマトリックス法を用いて計算したものであり、図６−（ａ）、−（ｂ）の横軸は、第１の光記録媒体の第１誘電体層の膜厚を表している。
【００４３】
なお、図中、Ｒｃは記録層が初期化された結晶相の反射率、Ｒａは記録状態にあるアモルファス相の反射率である。Ｔｃは結晶相の透過率、Ｔａはアモルファス相の透過率である。
【００４４】
図６−（ａ）、−（ｂ）の第１の光記録媒体は、透明なポリカーボネート基板（ＰＣ基板）上に、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第１誘電体層、膜厚８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした記録材料を用いた記録層、膜厚２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第２誘電体層、膜厚６０ｎｍの窒化アルミ（ＡＩＮ）を用いた第３誘電体層、透明接着剤層を順次形成した構成である。
【００４５】
第１誘電体層の層厚としては、２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲内が適切で、この層厚範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔが大きくなる様な層厚を設定することができる。例えば、本例〔図６−（ａ）、−（ｂ）〕では、第１誘電体層の膜厚を８０ｎｍ及び２４０ｎｍに設定すると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％及びＲｃ＝１５％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａはともに５０％以上と大きくなる。従って、より好ましい第１誘電体層の膜厚として、６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲に設定するとよい。
【００４６】
第２誘電体層は、第１誘電体層と同様に保護膜としての作用をしている。その膜厚は１５ｎｍから４０ｎｍが適切で、これ以上厚くなると前述した様に、ＡｌＮ膜への放熱が十分行われなくなり、オーバーライト時に記録膜の冷却が悪くなり、特に急冷が必要な場合には、満足な記録ができなくなる。
【００４７】
第３誘電体層のＡｌＮ膜は、ヒートシンク的な作用をし、膜厚が厚い程、その効果が大きくなる。十分な放熱効果を得るため、ＡｌＮ膜又は他の窒化膜の膜厚ｄと屈折率の積ｎｄは、後述の実施例で示すように４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍの範囲に設定するのが適切である。
【００４８】
記録層にＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした材料を使用したときの第１の光記録媒体の記録層膜厚と、透過率Ｔと反射率Ｒの関係を図８−（ａ）、−（ｂ）に示す。図８−（ａ）、−（ｂ）では第１誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2の膜厚を８０ｎｍにしてある。記録層の膜厚が厚くなるに従って透過率Ｔは減少し、反射率Ｒは増加する。第１の光記録媒体の平均透過率をＴａｖ、第２の光記録媒体単独の反射率をＲ2とすると、図２の構成において、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は次式で与えられる。
【数２】
ｒ2＝Ｒ2・Ｔａｖ2 （１）
【００４９】
上式でＲ2＝３３％、Ｔａｖ＝４０％とすると、ｒ2＝５．３％となり、第２の光記録媒体からの反射率ｒ2は、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖに大きく左右される。第２の光記録媒体の光利用効率を５％程度以上確保するためには、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖとして４０％以上の値が必要であり、第１の光記録媒体の記録層の膜厚を１５ｎｍ以下に設定すればよい。また、第２の光記録媒体の光利用効率を８％以上にするにはＴａｖ＝５０％が必要で、第１の光記録媒体の記録層厚を約１０ｎｍ以下に設定することにより上記の値が実現される。
【００５０】
一方、記録層の膜厚を薄くすると透過率Ｔａｖは大きくなる反面、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃ、Ｒａが小さくなってしまうので、所望の反射率を得るためには適切な膜厚に設定しなければならない。例えば、第１の光記録媒体の反射率Ｒｃを５％以上にするには、記録層の膜厚を５ｎｍ以上に、またＲｃを８％以上にするには、記録層の膜厚を７ｎｍ以上に設定する必要がある。
【００５１】
図７−（ａ）、−（ｂ）は前実施例（図６）において、第１誘電体層の膜厚を８０ｎｍに設定して、第３誘電体層ＡｌＮ膜の膜厚を変えて、反射率Ｒと透過率Ｔの変化を示す実施例である。ＡｌＮ膜の膜厚として２０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下の範囲がよく（４３ｎｍ≦ｎｄ≦６４５ｎｍ）、この範囲内で反射率Ｒと透過率Ｔを大きくできる。例えば、ＡｌＮ膜の膜厚を６０ｎｍ及び２２０ｎｍにすると、Ｒｃ＝１０％、ΔＲ＝Ｒｃ−Ｒａ＝５％と大きく、透過率Ｔｃ、Ｔａも５０％以上と大きい値をとる。
【００５２】
従って、より好ましいＡｌＮ膜の膜厚としては、４０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の範囲に設定するとよい。ＡｌＮ膜の屈折率をｎ＝２．１５（６３５ｎｍ）とすると、膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄは８６ｎｍ≦ｎｄ≦５１６ｎｍの範囲がよい。
【００５３】
次に、図１及び図２で示される光記録媒体に共通である第２の光記録媒体の実施例について説明する。
図９に、第２の光記録媒体単独の場合、結晶相とアモルファス相の反射率Ｒｃ、Ｒａを求めた実施例を示す。横軸は第２の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚である。
【００５４】
Ｒｃは第２の光記録媒体の記録層が初期化された結晶相の反射率、Ｒａは記録状態にあるアモルファス相の反射率を示している。第２光記録媒体は透明なポリカーボネート基板（ＰＣ基板）上に、膜厚２５ｎｍのＡｌ−Ｔｉ合金を用いた反射層、膜厚２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第１誘電体層、膜厚１３ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とした材料を用いた記録層、ＺｎＳ：ＳｉＯ2を用いた第２誘電体層、透明接着剤層を順次形成した構成である。
【００５５】
第２の光記録媒体は、第１の高記録媒体を通して情報の記録再生を行うので、光利用効率を上げるために高感度で且つ高反射率の構成をとることが重要である。高感度化は本例の構成のように反射層を設け、記録層を１３ｎｍと薄めに設定することにより実現できる。記録層が薄い程、溶融に要するエネルギーを低くすることができるためである。高反射率の構成にするには、第２誘電体層の膜厚を適切に設定することにより実現する。例えば図９において、第２誘電体層の膜厚を１２０ｎｍにすることにより、Ｒｃ＝３４％、Ｒａ＝１８％と高反射率となる。
【００５６】
第２誘電体層の膜厚の好ましい範囲としては、前述した（１）式において、反射率ｒ2を５％以上、第１の光記録媒体の平均透過率Ｔａｖを６０％とすると、Ｒ2（Ｒｃ）は１４％以上となるため、図９より６０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下となる。またｒ2を８％以上、Ｔａｖ＝６０％とすると、Ｒ2（Ｒｃ）は２２％以上と高反射率になり、図９より第２誘電体層の膜厚のより好ましい範囲は８２ｎｍ以上、１７０ｎｍ以下に設定すればよい。
【００５７】
上記した第２誘電体層の膜厚範囲の外にも、Ｒ2（Ｒｃ）が１４％以上、又は２２％以上になる膜厚が２２０ｎｍ以上に存在するので、第２誘電体層の膜厚ｄの適用範囲として６０ｎｍ≦ｄ≦３００ｎｍがよい。
【００５８】
第２の光記録媒体の第１誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2は、第２誘電体層ＺｎＳ：ＳｉＯ2と同様に保護膜としての作用をしている。その膜厚は１５ｎｍから４０ｎｍの範囲が適切で、これ以上に厚くなると、Ａｌ−Ｔｉ膜への放熱が悪くなり、オーバーライト時に満足な記録ができなくなる。
【００５９】
図１０−（ａ）に第２の光記録媒体の反射率を、記録層ＡｇＩｎＳｂＴｅの厚さを変えてみたものを示す。高感度化のためには、記録層膜厚は薄い程よいが、あまり薄くすると反射率差Ｒｃ−Ｒａが小さくなり、再生信号のコントラストが減少してしまう。従って、反射率差Ｒｃ−Ｒａを１５％以上にするためには、記録層膜厚として１２ｎｍ以上で２０ｎｍ以下が適切である。
【００６０】
図１０−（ｂ）は、第２の光記録媒体の反射率差Ｒｃ−Ｒａを、反射層Ａｌ−Ｔｉの厚さを変えてみたものである。反射層の膜厚が１０ｎｍ以上で、反射率差Ｒｃ−Ｒａが１５％以上の値が得られる。しかし、反射層の放熱作用を効果的にするには、膜厚として２０ｎｍ以上が好ましい。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明における光記録媒体及び記録再生の具体的実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６２】
（参考例１）
ＰＣ基板上に厚さ７０ｎｍのＡｌＮからなる第３誘電体層、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第１誘電体層、厚さ８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ２をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２４０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第２誘電体層を順次スパッタリングにより形成し、初期化して第１の光記録媒体を製作した。
【００６３】
次に、ＰＣ基板上に厚さ４０ｎｍのＡｌ−Ｔｉからなる反射層、厚さ２５ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第１の誘電体層、厚さ１３ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ2をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２６０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第２誘電体層を順次スパッタリングにより形成し、初期化して第２の光記録媒体を製作した後、スピンコート法により、第２誘電体層面上に紫外線硬化型樹脂を４０μｍ厚さに塗布した。その後、第１及び第２の光記録媒体を各々の第２誘電体層面が紫外線硬化樹脂を介して接するように貼り合わせ、第１の光記録媒体側から紫外線を照射して接着した。
【００６４】
こうして得られたディスクを回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、第１の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、同一トラック上で変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときのレーザー波長はλ＝６３５ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６、記録パワーと消去パワーは１０ｍＷと５ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は１０％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は４％であった。
【００６５】
次に、フォーカスサーボのオフセットを変えて、ディスク奥側の第２の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、ディスク回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときの記録パワーと消去パワーは１２ｍＷと６ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は９％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は３％であった。
【００６６】
（実施例１）
ＰＣ基板上に厚さ８０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第１誘電体層、厚さ８ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ２をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２からなる第２誘電体層、厚さ２２０ｎｍのＡｌＮからなる第３誘電体層を順次スパッタリングにより形成して、第１の光記録媒体を製作した。
【００６７】
次に、ＰＣ基板上に厚さ４０ｎｍのＡｌ−Ｔｉからなる反射層、厚さ２５ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第１の誘電体層、厚さ１３ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅにＮ2をスパッタ中の流量で０．５ｓｃｃｍ添加した記録層、厚さ２６０ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2からなる第２誘電体層を順次スパッタリングにより形成して、第２の光記録媒体を製作した後、スピンコート法により、第２誘電体層面上に紫外線硬化型樹脂を４０μｍ厚さに塗布した。その後、第１及び第２の光記録媒体を初期化し、第１の光記録媒体の第３誘導体層面と第２の光記録媒体の第２誘電体層面が紫外線硬化樹脂を介して接するように貼り合わせ、第１の光記録媒体側から紫外線を照射して接着した。
【００６８】
こうして得られたディスクを回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、第１の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、同一トラック上で変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときのレーザー波長はλ＝６３５ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６、記録パワーと消去パワーは１０ｍＷと５ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は１１％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は５％であった。
【００６９】
次に、フォーカスサーボのオフセットを変えて、ディスク奥側の第２の光記録媒体のトラック上にフォーカスをかけ、ディスク回転数２０００ｒｐｍで回転し、半径３０ｍｍの位置で、変調周波数４０ＭＨｚの信号を用いて記録再生消去を繰り返し実行した。このときの記録パワーと消去パワーは１２ｍＷと６ｍＷに設定した。オーバーライト後、同一トラックを再生した結果、良好な再生信号が得られた。再生信号から消去部である結晶相の反射率は１０％、記録部であるアモルファス相記録マークの反射率は４％であった。
【００７０】
【発明の効果】
透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、又は透明基板上に、第３誘電体層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、又は透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層を順次設けた構成をとり、各層の材料と膜厚が適切に設定され、十分な放熱作用と高透過率をもつ第１の光記録媒体が実現する。
透明基板上に、反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次設けた構成であり、各層の材料と膜厚が適切に設定された十分な放熱作用と高感度、高反射率の第２の光記録媒体が実現する。
第１と第２の光記録媒体を透明接着剤で貼り合わせることにより、２層構成の光記録媒体が実現する。２層構成の光記録媒体は１個の光ヘッドで片側からの記録再生が可能となり、大容量の光記録媒体が実現し、同時に両層とも、良好な記録再生特性をもち、繰り返し特性のよい光記録媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 相変化型光記録媒体の一例の層構成を表わした模式断面図である。
【図２】本発明の相変化型光記録媒体の別の例の層構成を表わした模式断面図である。
【図３】 （ａ）は第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第２誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図４】 （ａ）は第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図５】 （ａ）は第１の光記録媒体の記録層膜厚と透過率との関係を示す図であり、また（ｂ）は第１の光記録媒体の記録層膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第１誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は本発明の第１の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第１誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図７】（ａ）は本発明の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図であり、（ｂ）は本発明の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の透過率と第１の光記録媒体の第３誘電体層の膜厚との関係を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の第１の光記録媒体の記録層膜厚と透過率との関係を示す図であり、また（ｂ）は本発明の第１の光記録媒体の記録層膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の光記録媒体単独の場合の結晶相とアモルファス相の反射率と第２誘電体層膜厚との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は本発明の第２の光記録媒体の結晶相とアモルファス相の反射率と記録層膜厚との関係を示す図であり、また（ｂ）は本発明の第２の光記録媒体の反射率差（Ｒｃ−Ｒａ）と反射層の膜厚との関係を示す図である。
Claims (5)
- 透明基板上に第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、第３誘電体層を順次形成した第１の光記録媒体と、透明基板上に反射層、第１誘電体層、記録層、第２誘電体層を順次形成した第２の光記録媒体とを、第１の光記録媒体の第３誘電体層と第２の光記録媒体の第２誘電体層が接するように透明接着剤で貼り合せてなり、且つ各々の記録層として相変化材料を用いた光記録媒体であって、前記第１の光記録媒体の第３誘電体層は、誘電体層の膜厚ｄと屈折率ｎとの積ｎｄが、１０８ｎｍ≦ｎｄ≦１７２ｎｍまたは４５２ｎｍ≦ｎｄ≦４９４ｎｍであり、前記第１の光記録媒体の記録層は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなり且つ膜厚ｄが５ｎｍ≦ｄ≦１５ｎｍであり、前記第２の光記録媒体の記録層はＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする相変化材料からなり且つ膜厚ｄが１２ｎｍ≦ｄ≦２０ｎｍであることを特徴とする光記録媒体。
- 前記第３誘電体層が窒化物誘電体材料からなることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
- 前記窒化物誘電体材料がＡｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｇｅ、又はＢを主成分とした窒化物からなることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
- 前記透明接着剤が光硬化型樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１に記載の光記録媒体。
- 前記記録層に窒素が添加されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１に記載の光記録媒体。
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