JP4152497B2

JP4152497B2 - Optical recording medium

Info

Publication number: JP4152497B2
Application number: JP24386598A
Authority: JP
Inventors: 肇譲原; 道明篠塚; 孝芝口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: JP2000076702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録媒体、特に光ビームを照射することにより記録層材料に相変化を生じさせ、情報の記録・再生を行い、かつ、書き替えが可能である相変化型情報記録媒体に関し、光メモリー関連機器、特に大容量光ファイル、ビデオディスク、ＤＶＤ−ＲＷに応用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ピットを形成し、ピットの有無により情報を記録する大容量光ディスクにＤＶＤ−ＲＯＭがある。片面で４．７ＧＢ以上の容量をもち、基板の厚さが０．６ｍｍ、トラックピッチ０．７４μｍの基板を貼り合わせている。再生波長は６５０ｎｍでレンズＮＡが０．６のピックアップで再生する。このＤＶＤ−ＲＯＭのトラッキング方式は、既に記録されているピットに沿って行う位相差検出トラッキング（以下ＤＰＤと言う）方法を採用している（参照：特公平２−５６７３４号公報）。このＤＰＤ法は、ピット列よりなる情報トラック上に集光スポットを照射し、該光スポットが前記トラックをトレースして記録情報を読みとる情報再生装置において光スポットをトラックに追従させるトラッキング方法において、情報記録面からの反射光ビームを互いに直交する２つの直線で分割された４分割光電変換素子に入射させ、互いに対角線上に位置する前記光電交換素子の第１の対の出力信号から第１の和信号を、第２の対の出力信号から第２の和信号検出し、前記第１の和信号と前記第２の和信号との位相差を検出してトラッキングエラー信号を得る方式である。
【０００３】
ＣＤ−ＲＷに代表される基板の溝部に記録される相変化記録媒体、片面２．６ＧＢ容量の溝部、ランド部に記録するＤＶＤ−ＲＡＭの場合のように、未記録状態で溝部、ランド部をトラッキングする方法は通常プッシュプル法と呼ばれる方法である。片面４．７ＧＢ相当の書き換え型相変化ディスクを別の記録再生装置で記録し、記録後ＲＯＭ装置で再生する場合、書き換え型相変化ディスクでＤＰＤトラッキングできることが要求されている。ＡｇＩｎＳｂＴｅ系相変化記録材料を用いた相変化型記録ディスクでＤＰＤトラッキングにより再生した技術に関しては、本発明者らは先に特願平１０−１３６６１号の提案を行った。即ち、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系相変化記録材料で、基板の溝条件、多層構成における多膜厚、記録部（非晶質）、消去部（結晶質）の光学位相差条件が特定条件であればＤＰＤトラッキングが可能である。ＤＰＤトラッキングエラー信号は、ＤＶＤ−ＲＯＭ規格で条件が決められており、０．５以上１．１以下の範囲になければならない。
【０００４】
１ＧＢを越える最近の光記録媒体には、再生専用であるＤＶＤ−ＲＯＭ、１回書き込み可能なＤＶＤ−Ｒ、書き換え可能なＤＶＤ−ＲＡＭがある。これらは既に製品化されているものである。しかし、これらは容量が異なること、記録再生波長が異なること等から、互換性ということに関しては十分でない。ＤＶＤ−ＲＯＭは再生波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６、容量４．７ＧＢ、ＤＶＤ−Ｒは容量３．９５ＧＢ、記録波長６３５ｎｍ、ＮＡ０．６、再生波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６、ＤＶＤ−ＲＡＭは容量２．６ＧＢ、記録再生波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６である。特に、相変化型記録媒体に関して言えば、ＤＶＤ−ＲＡＭをはじめとしてＤＶＤ−ＲＯＭとの互換性はとれていない。今後、ＤＶＤ−ＲＯＭが普及していく場合、書き換え可能な相変化記録媒体の再生互換が要求される。しかも、容量についてもＲＯＭ容量の片面４．７ＧＢ以上を要求される。さらに、記録再生波長を６３５ｎｍ、ＮＡ０．６とした場合、ＲＯＭ波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６でのＤＰＤトラッキングによりトラッキングができて、しかも反射率をはじめ再生特性も十分でないとＲＯＭ互換とは言えない。
【０００５】
ＡｇＩｎＳｂＴｅ系相変化記録材料を用い、容量４．７ＧＢ相当の記録密度で記録する前記特願平１０−１３６６１号による方法により、はじめて容量４．７ＧＢ以上の容量をもち、ＤＰＤトラッキングによる再生が実際に可能となった。しかし、該方法は基板上に保護層、記録層、保護層、反射層を順に積層した従来の媒体構成であり、非晶質状態にある記録マークと、結晶状態にある消去部の光学位相差を限定し、その場合の各層の膜厚、基板の溝条件をある範囲で限定した場合にＤＰＤトラッキングが可能であるというものであって、十分といえるレベルではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系相変化記録材料を用いた書き換え可能な光記録媒体において、ＤＰＤトラッキング及びそれにより再生した場合の再生特性が十分といえる最適媒体構成をさらに検討し、ＲＯＭ互換可能な相変化記録型光記録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一に、透明基板上に下部保護層、記録層、上部保護層、反射放熱層の順に積層した構成からなり、該記録層の結晶と非晶質相の可逆的相変化を利用し、溝に記録する記録相変化型の光記録媒体において、記録部である非晶質相と消去部である結晶相の反射率比が３５％から５０％であるときに、非晶質相と結晶相の光学位相差が０．０３π〜０．５πであることを特徴とする光記録媒体が提供される。第二に、上記第一の光記録媒体において、記録層の非晶質相の屈折率が２．５〜４．０で吸収係数（絶対値）が２．５〜３．５であり、かつ結晶相の屈折率が２．０〜４．０で吸収係数（絶対値）が２．０〜４．０となることを特徴とする光記録媒体が提供される。第三に、上記第一の光記録媒体において、下部保護層の膜の厚さが０．１５λ〜０．３５λ（但し、λは６３５〜６５０ｎｍの記録再生波長を表す）であることを特徴とする光記録媒体が提供される。第四に、上記第一又は第二の光記録媒体において、記録層の膜の厚さが０．０２λ〜０．０４λ（但し、λは６３５〜６５０ｎｍの記録再生波長を表す）であることを特徴とする光記録媒体が提供される。第五に、上記第一の光記録媒体において、上部保護層の膜の厚さが０．０２５λ〜０．０６０λ（但し、λは６３５〜６５０ｎｍの記録再生波長を表す）であることを特徴とする光記録媒体が提供される。第六に、上記第一の光記録媒体において、反射放熱層の屈折率が０．５〜１．２でかつ吸収係数（絶対値）が３．０〜６．０であることを特徴とする光記録媒体が提供される。第七に、上記第一又は第六の光記録媒体において、反射放熱層の膜の厚さが０．１５λ〜０．２８λ（但し、λは６３５〜６５０ｎｍの記録再生波長を表す）であることを特徴とする光記録媒体が提供される。第八に、上記第一、第二又は第四の光記録媒体において、記録層の構成元素が主にＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅであって、ＡｇαＩｎβＳｂγＴｅδの各組成比α、β、γ、δ、（原子％）が
１≦α＜１０
１＜β≦２０
３５≦γ≦７０
２０≦δ≦３５
α＋β＋γ＋δ＝１００
であることを特徴とする光記録媒体が提供される。第九に、上記第一〜第八のいずれかの光記録媒体において、透明基板の溝深さが２０ｎｍ〜６０ｎｍであることを特徴とする光記録媒体が提供される。第十に、上記第一〜第九のいずれかに記載の光記録媒体において、記録部の結晶状態の反射率が１８％以上であることを特徴とする光記録媒体が提供される。
【０００８】
本発明は、ＤＶＤ−ＲＯＭと同等かそれ以上の容量を有し、記録再生特性が良好でしかもＤＶＤ−ＲＯＭ再生互換のある書き換え可能な相変化型光記録媒体に関するものであり、媒体構成及び光学条件を上記のようにすることにより、記録再生特性が十分で、ＲＯＭ装置を用いて再生することが十分可能なものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成・作用について詳しく説明する。
本発明の光記録媒体の基本構成は、図１に示されるように、透明基板１上に下部保護層２、記録層３、上部保護層４、反射放熱層５の順に積層した４層構成である。基板はポリカーボネート材を用い、屈折率約１．５である。
【００１０】
下部、上部保護層２、４としては、ＳｉＯｘ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅等の金属酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ等の窒化物、ＺｎＳ、ＴａＳ₄等の硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物が挙げられる。これらの材料は、単体で保護層として用いるか、あるいはこれらの混合物が挙げられる。例えば混合物としては、ＺｎＳとＳｉＯｘ、Ｔａ₂Ｏ₅とＳｉＯｘが挙げられる。これら材料物性は、熱伝導率、比熱、熱膨張係数、屈折率及び基板材料あるいは記録層材料との密着性等があり、高融点、熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さく、密着性が良いといったことが要求される。上部保護層は、繰り返しオーバーライト特性、記録感度に影響する。さらに、上部保護層においては、繰り返しオーバーライト特性向上を高めるため、熱伝導率の異なる層を２層若しくは多層にするのも効果的である。これら保護層の屈折率は、１．９〜２．５の範囲であり、通常２．０〜２．２である。
【００１１】
記録層３において、記録再生特性が良好でＤＰＤトラッキングエラー振幅が大きくトラッキング可能となる有効な材料は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを構成元素とする４元系材料である。各元素の組成比において有効な範囲は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅの各組成比α、β、γ、δ（原子％）が１≦α＜１０、１＜β≦２０、３５≦γ≦７０、２０≦δ≦３５、α＋β＋γ＋δ＝１００となる場合である。この範囲において好ましくは、２＜α＜９、３＜β＜１０、５３＜γ＜６５、２５＜δ＜３５である。
この範囲において、記録層の波長６３５ｎｍ付近における複素屈折率
ｎ’＝ｎ＋ｉｋ’（ｎ：屈折率、ｋ’：吸収係数とする）
において、ｎ、ｋの範囲が記録状態（マーク）である非晶質状態で、
２．５＜ｎ＜４．０
−３．５＜ｋ’＜−２．５、即ち絶対値で２．５＜ｋ＝｜ｋ'|＜３．５
であり、好ましくは３．３＜ｎ＜３．７、２．５＜ｋ＜３．０である。
消去状態（マーク間）である結晶状態で、
２．０＜ｎ＜４．０
−４．０＜ｋ’＜−２．０、即ち絶対値で２．０＜ｋ＝｜ｋ'|＜４．０
であり、好ましくは２．８＜ｎ＜３．２、３．５＜ｋ＜４．０である。
【００１２】
反射放熱層５には、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ等の金属を中心とした材料の単体、あるいは合金、混合物を用いることができる。熱伝導率が高く、反射率が比較的高い材料が適しているが、光学特性が反射光強度に影響する。Ａｌ又はＡｌ合金、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕを代表とする反射層材料の波長６３５ｎｍ付近の複素屈折率は、
ｎ’＝ｎ＋ｉｋ’（ｎ：屈折率、ｋ’：吸収係数とする）
において、
０．０５＜ｎ＜１．２
３．０＜ｋ’＜６．０即ち絶対値で３．０＜ｋ＝｜ｋ'|＜６．０
の範囲にあり、ＡｌＴｉにおいてｎ約１．０５、ｋ約５．７、Ａｇはｎ約０．１、ｋ約４．０である。
【００１３】
さて、これら媒体構成の各層の材料、光学特性以外に記録再生特性、ＤＰＤトラッキング信号に対し重要となる要素に各層の膜厚及び基板の溝深さがある。基板厚０．６ｍｍ、溝部とランド部を有し溝部に記録する場合、溝の中心距離即ちトラックピッチが０．７４μｍ（ＤＶＤ−ＲＯＭ相当）前後の０．７μｍ〜０．８μｍにおいて、プッシュプル法によるトラッキングが問題なくでき、ＤＰＤトラッキングも可能となる溝深さの範囲として、２０ｎｍ〜６０ｎｍが良い。溝深さが浅いと、プッシュプルトラッキングエラー信号の振幅が小さくなるとともにトラッククロス信号が小さくなる。溝深さが深いほど、プッシュプルトラッキングエラー信号振幅が再び小さくなるが、トラッククロス信号は大きくなる。これらの最適な深さの範囲としては、２５ｎｍ〜５０ｎｍである。このように書き換え可能あるいは書き込み専用装置で記録再生する場合のトラッキングは、プッシュプルトラッキングであり、ＤＰＤトラッキングとプッシュプルトラッキングが両方可能な条件に最適化する必要がある。
【００１４】
一方、媒体側の各層の膜厚について記録再生特性から要求される膜厚範囲は、下部保護層２の膜厚は５０〜２５０ｎｍで５０ｎｍより薄くなると、耐環境性保護機能の低下、耐熱性低下、放熱効果の低下となり好ましくない。好ましくは９０ｎｍ〜２００ｎｍが良い。２５０ｎｍより厚くなるとスパッタ方法等により膜作製過程において、膜温度の上昇により膜剥離やクラックが発生しやすくなる。上部保護層４の膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とし、１５ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。上部保護層の場合、１０ｎｍより薄いと基本的に耐熱性低下し記録感度低下により好ましくなく、１００ｎｍを越えると温度上昇による膜剥離、変形、放熱性の低下により繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。
【００１５】
反射層５は、熱を効率的に逃がすことが重要であり、膜厚は３０ｎｍ〜２５０ｎｍとする。好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍが良い。膜厚が厚すぎると放熱効率が良すぎて感度が悪くなり、薄すぎると感度は良いが繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。特性としては、熱伝導率が高く、高融点で保護層材料との密着性が良いこと等が要求される。
記録層３の膜厚は１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲とし、１５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲が良い。薄すぎると熱ダメージが大きく、厚すぎると記録感度の低下、繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。
【００１６】
ＤＰＤ信号特性が得られる膜厚範囲を考えた場合の各層の最適構成は、非晶質相と結晶相の光学位相差が０．０３π以上、好ましくは０．１π〜０．５πである。さらに、基板と媒体を通して結晶状態の反射率が１８％以上あり、かつ結晶相と記録マークである非晶質相の反射率比が３５％から５０％となる場合の条件を合わせると、各層の膜厚は記録再生波長６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの波長に換算すると請求項表記の膜厚範囲となる。これら各層の膜厚及び光学定数、基板条件そして記録条件において、所定の密度で記録マークが良好に記録でき、マークのエッジがシャープであり、なおかつ媒体としての特性を満たし、なおかつＤＰＤトラッキングによる再生が可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００１８】
直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカートネート基板上に、所定の溝深さ、溝幅、トラックピッチで溝を作製した。また、ランド部には約１４０ｋＨｚ、振幅１０ｎｍ程度のウオブルが入っている。さらに、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を上部、下部保護層に用い、所定の組成比と膜厚で記録層を、さらに所定の金属材料を用い反射層をスパッタ法により積層し媒体を作製した。その後、紫外線硬化型樹脂を約２μｍの厚さでつけ、耐環境保護層とした。この媒体と別の基板を接着し貼り合わせ、結晶化させるため初期化を施し記録媒体とした。
【００１９】
まず、記録条件は波長６３５ｎｍ、ＮＡ０．６０、ビーム径（１／ｅ²）約０．９μｍの光を基板側から照射した。線速度３．５ｍ／ｓｅｃ．、記録周波数２６．１６ＭＨｚ（記録線密度０．２６７μｍ／ｂｉｔ）、変調方式ＥＦＭ＋、記録ストラテジーを先頭パルス１．０Ｔ、後端冷却パルス１．０Ｔ、マルチパルス０．５Ｔとし、記録パワーと消去パワーの比を０．５とし、ボトムパワーを再生パワー以下とした。記録パワーは８ｍＷから１１ｍＷの範囲で最適なパワーを選択した。再生条件は波長６３５ｎｍ、ＮＡ０．６０の場合、再生パワーを１ｍＷ以下とし、線速度３．５ｍ／ｓｅｃ．とした。記録時再生時とも最適となるようｔｉｌｔ調整を行った。一方、ＤＰＤ信号及びＤＰＤトラッキングによる信号再生は、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６０、線速度３．５ｍ／ｓｅｃ．で行った。ＤＰＤトラッキングエラー信号測定用回路を図２に示す。図中のＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄは４分割光電変換素子であり、（Ｉａ＋Ｉｃ）和信号をａｍｐ．ｌへ、（Ｉｂ＋Ｉｄ）和信号をａｍｐ．２へ入力する。ＲＯＭディスクに比べ相変化型光記録媒体は反射率が低い（約２０％前後）ため、ａｍｐ入力の前に、必要に応じて数倍程度増幅した。その後、各々Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ３、４、Ｌｅｖｅｌｃｏｍｐａｒａｔｏｒ５、６、位相ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ７、ＬＰＦ８、９を通して、Ｄｉｆｆ．ａｍｐ１０によりＤＰＤ信号を取り出す。実施例において、この信号からトラックオフ０．１μｍのトラッキングエラー信号を、
Δt／Ｔｗ＝ｋ＊（Ｖ＊０．１／Ｔ．Ｐ）
ｋは補正係数、Ｖはトラックピッチ幅におけるエラー信号振幅
として計算した。
【００２０】
実施例１〜２０
反射層にＡｌ合金（ｎ＝１．０５、ｋ＝５．７）を用い、記録層組成、各層の膜厚、溝条件を表１のように変えた場合のＤＰＤ信号、位相差、反射率を表２に示した。記録波長、ＮＡは６３５ｎｍ、０．６を用い、最適パワーで記録した。これらはすべて反射率差４０％〜６０％である。ＤＰＤ信号、ＤＰＤトラッキングによる再生は、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６で行った。いずれの場合もＤＰＤトラッキング可能であり、再生特性も６３５ｎｍの再生特性と同等であった。比較例に示したのは、ＤＰＤトラッキングが不可能の場合である。図３は、実施例４の場合における反射率、位相差の下部保護層膜厚依存性である。位相差が大きく、反射率が高い領域は下部保護層が約１２０ｎｍ〜１８０ｎｍである。図５に実施例４の場合のＤＰＤトラッキングエラー信号を示した。良好なエラー信号が得られた。但し、位相差が大きくても記録マークがうまく書けない場合は、ＤＰＤ信号が小さい。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
実施例２１〜３０
反射層にＡｇ（ｎ＝０．１０、ｋ＝４．０４）を用い、記録層組成、各層の膜厚、溝条件を表３のように変えた場合のＤＰＤ信号、位相差、反射率を表４に示した。記録波長、ＮＡは６３５ｎｍ、０．６を用い、最適パワーで記録した。これらはすべて反射率差４０％〜６０％である。ＤＰＤ信号、ＤＰＤトラッキングによる再生は、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６で行った。いずれの場合もＤＰＤトラッキング可能であり、再生特性も６３５ｎｍの再生特性と同等であった。反射層の光学定数を変えることでより大きな位相差が得られるとともに、ＤＰＤ信号も大きくなった。図４に実施例２２の場合の下部保護層膜厚依存性を示す。
【００２４】
【表３】

【００２５】
【表４】

【００２６】
【発明の効果】
請求項１の光記録媒体は、透明基板上に下部保護層、記録層、上部保護層、反射放熱層の順に積層した構成からなり、該記録層の結晶と非晶質相の可逆的相変化を利用し、溝に記録する記録相変化型の光記録媒体において、記録部である非晶質相と消去部である結晶相の反射率比が３５％から５０％であるときに、非晶質相と結晶相の光学位相差が０．０３π〜０．５πであるものとしたことから、記録再生特性が良好でしかもＤＶＤ−ＲＯＭ再生互換のある書き換え可能なものとなる。
【００２７】
また、記録層の非晶質相の屈折率が２．５〜４．０で吸収係数（絶対値）が２．５〜３．５であり、かつ結晶相の屈折率が２．０〜４．０で吸収係数（絶対値）が２．０〜４．０とすると、記録再生特性がさらに向上するという効果が加わる。
【００２８】
請求項２、３又は４の光記録媒体は、下部保護層、記録層又は上部保護層の膜厚が適切に設定されたことから、記録再生特性がさらに向上するという効果が加わる。
【００２９】
また、反射放熱層の屈折率が０．５〜１．２でかつ吸収係数（絶対値）が３．０〜６．０とすると、記録再生特性がさらに向上し、請求項５の光記録媒体は該層の膜厚が適切に設定されたことから、記録再生特性がさらに向上するという効果が加わる。
【００３０】
請求項６の光記録媒体は、記録層の溝成元素が主にＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅであって、ＡｇαＩｎβＳｂγＴｅδの各組成比α、β、γ、δ（原子％）が１≦α＜１０１＜β≦２０３５≦γ≦７０２０≦δ≦３５α＋β＋γ＋δ＝１００であるものとしたことから、高密度で大容量な相変化型光記録媒体が提供できる。
【００３１】
請求項７の光記録媒体は、透明基板の溝深さが２０ｎｍ〜６０ｎｍであるものとしたことから、記録再生特性がさらに向上するという効果が加わる。
請求項８の光記録媒体について云うと、基板と媒体を通して結晶状態の反射率が１８％以上あり、かつ結晶相と記録マークである非晶質相の反射率比が３５％から５０％となる場合の条件を合わせると、各層の膜厚は記録再生波長６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの波長に換算すると上記の膜厚範囲となり、これら各層の膜厚及び光学定数、基板条件そして記録条件において、所定の密度で記録マークが良好に記録でき、マークのエッジがシャープであり、なおかつ媒体としての特性を満たし、なおかつＤＰＤトラッキングによる再生が可能となるという効果が加わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録媒体の層構成の一例を示す模式断面図である。
【図２】実施例で使用したＤＰＤトラッキングエラー信号測定用回路を示す。
【図３】実施例４における反射率、位相差の下部保護層膜厚依存性を示す図である。
【図４】実施例２２における反射率、位相差の下部保護層膜厚依存性を示す図である。
【図５】実施例４におけるＤＰＤトラッキングエラー信号を示す図である。
【符号の説明】
１透明基板
２下部保護層
３記録層
４上部保護層
５反射放熱層
Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ４分割光電変換素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical recording medium, and more particularly to a phase change information recording medium that causes phase change in a recording layer material by irradiating a light beam, records and reproduces information, and is rewritable. The present invention can be applied to memory-related devices, particularly large-capacity optical files, video discs, and DVD-RWs.
[0002]
[Prior art]
A DVD-ROM is a large-capacity optical disk that forms pits and records information depending on the presence or absence of pits. A substrate having a capacity of 4.7 GB or more on one side, a substrate thickness of 0.6 mm, and a track pitch of 0.74 μm is bonded. Reproduction is performed with a pickup having a reproduction wavelength of 650 nm and a lens NA of 0.6. This DVD-ROM tracking method employs a phase difference detection tracking (hereinafter referred to as DPD) method that is performed along already recorded pits (refer to Japanese Patent Publication No. 2-56734). This DPD method is a tracking method in which a light spot is irradiated onto an information track made up of pit rows, and the light spot follows the track in an information reproducing apparatus that reads the recorded information by tracing the track. A reflected light beam from the recording surface is incident on a four-divided photoelectric conversion element divided by two straight lines orthogonal to each other, and a first sum is obtained from the output signals of the first pair of the photoelectric exchange elements located on the diagonal lines. In this system, a second sum signal is detected from a second pair of output signals, and a phase difference between the first sum signal and the second sum signal is detected to obtain a tracking error signal.
[0003]
As in the case of a phase change recording medium recorded in a groove portion of a substrate typified by CD-RW, a groove portion of 2.6 GB capacity on one side, and a DVD-RAM recording on a land portion, the groove portion and land portion are unrecorded. The tracking method is usually called a push-pull method. When a rewritable phase change disk equivalent to 4.7 GB on one side is recorded by another recording / reproducing apparatus and reproduced by a ROM apparatus after recording, it is required that DPD tracking can be performed by the rewritable phase change disk. The inventors previously proposed Japanese Patent Application No. 10-13661 regarding the technology of reproducing by DPD tracking on a phase change recording disk using an AgInSbTe phase change recording material. That is, in the case of AgInSbTe phase change recording material, if the groove condition of the substrate, the multi-layer thickness in the multilayer structure, and the optical phase difference condition of the recording part (amorphous) and the erasing part (crystalline) are the specific conditions, DPD tracking Is possible. The condition of the DPD tracking error signal is determined by the DVD-ROM standard and must be in the range of 0.5 to 1.1.
[0004]
Recent optical recording media exceeding 1 GB include a reproduction-only DVD-ROM, a once-writable DVD-R, and a rewritable DVD-RAM. These have already been commercialized. However, these are not sufficient in terms of compatibility because of their different capacities and different recording / reproducing wavelengths. DVD-ROM has a playback wavelength of 650 nm, NA 0.6, capacity 4.7 GB, DVD-R has a capacity 3.95 GB, recording wavelength 635 nm, NA 0.6, playback wavelength 650 nm, NA 0.6, DVD-RAM has a capacity 2.6 GB. The recording / reproducing wavelength is 650 nm and NA is 0.6. In particular, with regard to the phase change recording medium, compatibility with DVD-ROMs and other DVD-ROMs is not achieved. When DVD-ROMs become widespread in the future, reproduction compatibility of rewritable phase change recording media is required. Moreover, the ROM capacity is required to be 4.7 GB or more on one side of the ROM capacity. Further, when the recording / reproducing wavelength is 635 nm and NA 0.6, tracking is possible by DPD tracking with a ROM wavelength of 650 nm and NA 0.6, and the ROM and the reproducing characteristics are not sufficient, and it cannot be said that the ROM is compatible.
[0005]
By using the AgInSbTe phase change recording material and recording at a recording density equivalent to 4.7 GB, the method according to Japanese Patent Application No. 10-13661 has a capacity of 4.7 GB or more for the first time, and reproduction by DPD tracking is actually performed. It has become possible. However, this method is a conventional medium configuration in which a protective layer, a recording layer, a protective layer, and a reflective layer are sequentially laminated on a substrate, and an optical phase difference between a recording mark in an amorphous state and an erasing portion in a crystalline state. In this case, the DPD tracking is possible when the film thickness of each layer and the groove condition of the substrate are limited within a certain range, which is not a sufficient level.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to further study an optimum medium configuration that can be said to have sufficient reproduction characteristics when DPD tracking and reproduction is performed in a rewritable optical recording medium using an AgInSbTe phase change recording material, and is compatible with ROM. It is an object to provide a possible phase change recording type optical recording medium.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, firstly, it comprises a structure in which a lower protective layer, a recording layer, an upper protective layer, and a reflective heat dissipation layer are laminated in this order on a transparent substrate, and the reversible phase of the crystal and amorphous phase of the recording layer In a recording phase change type optical recording medium that uses a change and records in a groove, when the reflectance ratio of the amorphous phase as the recording portion and the crystalline phase as the erasing portion is 35% to 50%, An optical recording medium characterized in that the optical phase difference between the crystalline phase and the crystalline phase is 0.03π to 0.5π. Second, in the first optical recording medium, the refractive index of the amorphous phase of the recording layer is 2.5 to 4.0, the absorption coefficient (absolute value) is 2.5 to 3.5, and There is provided an optical recording medium characterized in that the refractive index of the crystal phase is 2.0 to 4.0 and the absorption coefficient (absolute value) is 2.0 to 4.0. Third, in the first optical recording medium, the thickness of the lower protective layer is 0.15λ to 0.35λ (where λ represents a recording / reproducing wavelength of 635 to 650 nm). An optical recording medium is provided. Fourth, in the first or second optical recording medium, the thickness of the recording layer is 0.02λ to 0.04λ (where λ represents a recording / reproducing wavelength of 635 to 650 nm). An optical recording medium is provided. Fifth, in the first optical recording medium, the thickness of the upper protective layer is 0.025λ to 0.060λ (where λ represents a recording / reproducing wavelength of 635 to 650 nm). An optical recording medium is provided. Sixth, in the first optical recording medium, the reflective heat radiation layer has a refractive index of 0.5 to 1.2 and an absorption coefficient (absolute value) of 3.0 to 6.0. An optical recording medium is provided. Seventh, in the first or sixth optical recording medium, the thickness of the reflective heat radiation layer is 0.15λ to 0.28λ (where λ represents a recording / reproducing wavelength of 635 to 650 nm). An optical recording medium is provided. Eighth, in the first, second, or fourth optical recording medium, the constituent elements of the recording layer are mainly Ag, In, Sb, Te, and the composition ratios α, β, γ, δ of AgαInβSbγTeδ. , (Atomic%) is 1 ≦ α <10
1 <β ≦ 20
35 ≦ γ ≦ 70
20 ≦ δ ≦ 35
α + β + γ + δ = 100
An optical recording medium is provided. Ninth, in any one of the first to eighth optical recording media, an optical recording medium is provided in which the groove depth of the transparent substrate is 20 nm to 60 nm. Tenth, in the optical recording medium described in any one of the first to ninth, an optical recording medium is provided, wherein the reflectance of the crystal state of the recording portion is 18% or more.
[0008]
The present invention relates to a rewritable phase change type optical recording medium having a capacity equal to or greater than that of a DVD-ROM, good recording / reproducing characteristics, and compatible with DVD-ROM reproduction. By setting the conditions as described above, the recording / reproduction characteristics are sufficient, and reproduction using a ROM device is sufficiently possible.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the optical recording medium of the present invention is a four-layer configuration in which a lower protective layer 2, a recording layer 3, an upper protective layer 4, and a reflective heat dissipation layer 5 are stacked in this order on a transparent substrate 1. is there. The substrate is made of polycarbonate and has a refractive index of about 1.5.
[0010]
Lower, as the upper protective layer _{2,4, SiOx, ZnO, SnO 2} , Al 2 O 3, TiO 2, In 2 O 3, In-SnO, MgO, metal oxides such as ZrO _2, Ta ₂ O ₅ And nitrides such as Si ₃ N ₄ , AlN, TiN and BN, sulfides such as ZnS and TaS ₄ , and carbides such as SiC, TaC, B ₄ C, WC, TiC and ZrC. These materials may be used alone as a protective layer, or a mixture thereof. For example, examples of the mixture include ZnS and SiOx, Ta ₂ O ₅ and SiOx. These material properties include thermal conductivity, specific heat, thermal expansion coefficient, refractive index, adhesion to substrate material or recording layer material, etc., high melting point, high thermal conductivity, low thermal expansion coefficient, and adhesion. Good things are required. The upper protective layer repeatedly affects overwriting characteristics and recording sensitivity. Furthermore, in the upper protective layer, it is effective to use two or more layers having different thermal conductivities in order to repeatedly improve the overwrite characteristics. The refractive index of these protective layers is in the range of 1.9 to 2.5, and is usually 2.0 to 2.2.
[0011]
In the recording layer 3, an effective material that has good recording / reproduction characteristics and a large DPD tracking error amplitude can be tracked is a quaternary material having Ag, In, Sb, and Te as constituent elements. The effective range of the composition ratio of each element is that the composition ratios α, β, γ, and δ (atomic%) of Ag, In, Sb, and Te are 1 ≦ α <10, 1 <β ≦ 20, and 35 ≦ γ ≦. 70, 20 ≦ δ ≦ 35, and α + β + γ + δ = 100. In this range, 2 <α <9, 3 <β <10, 53 <γ <65, and 25 <δ <35 are preferable.
Within this range, the complex refractive index n ′ = n + ik ′ in the vicinity of the wavelength of 635 nm of the recording layer (n: refractive index, k ′: absorption coefficient)
In the amorphous state where the range of n, k is the recording state (mark),
2.5 <n <4.0
−3.5 <k ′ <− 2.5, that is, 2.5 <k = | k ′ | <3.5 in absolute value
Preferably, 3.3 <n <3.7 and 2.5 <k <3.0.
In the crystal state that is in the erased state (between marks),
2.0 <n <4.0
−4.0 <k ′ <− 2.0, that is, 2.0 <k = | k ′ | <4.0 in absolute value
Preferably, 2.8 <n <3.2 and 3.5 <k <4.0.
[0012]
The reflective heat dissipation layer 5 is made of a single material mainly made of metal such as Al, Au, Cu, Ag, Cr, Sn, Zn, In, Pd, Ni, Si, Ge, Sb, Ta, W, Ti, or Alloys and mixtures can be used. Materials with high thermal conductivity and relatively high reflectivity are suitable, but the optical properties affect the reflected light intensity. The complex refractive index near the wavelength of 635 nm of the reflective layer material represented by Al or Al alloy, Au, Ag, Cu is
n ′ = n + ik ′ (n: refractive index, k ′: absorption coefficient)
In
0.05 <n <1.2
3.0 <k ′ <6.0, ie 3.0 <k = | k ′ | <6.0 in absolute value
In AlTi, n is about 1.05, k is about 5.7, and Ag is n about 0.1 and k is about 4.0.
[0013]
In addition to the material and optical characteristics of each layer of these medium structures, factors important for recording / reproducing characteristics and DPD tracking signals include the film thickness of each layer and the groove depth of the substrate. Push-pull method when the substrate thickness is 0.6 mm, the groove portion and the land portion are recorded, and the groove center distance, that is, the track pitch is 0.7 μm to 0.8 μm around 0.74 μm (equivalent to DVD-ROM). As a range of the groove depth at which tracking by the above can be performed without problems and DPD tracking is also possible, 20 nm to 60 nm is preferable. If the groove depth is small, the amplitude of the push-pull tracking error signal becomes small and the track cross signal becomes small. As the groove depth increases, the push-pull tracking error signal amplitude decreases again, but the track cross signal increases. The optimum depth range is 25 nm to 50 nm. Tracking in the case of recording / reproducing with a rewritable or write-only device in this way is push-pull tracking, and it is necessary to optimize to conditions that allow both DPD tracking and push-pull tracking.
[0014]
On the other hand, the film thickness range required from the recording / reproducing characteristics for the film thickness of each layer on the medium side is that when the film thickness of the lower protective layer 2 is 50 to 250 nm and becomes thinner than 50 nm, the environmental protection function decreases and the heat resistance decreases. This is not preferable because the heat dissipation effect is lowered. 90 nm to 200 nm is preferable. When the thickness is greater than 250 nm, film peeling or cracking is likely to occur due to an increase in the film temperature during the film preparation process by a sputtering method or the like. The film thickness of the upper protective layer 4 is in the range of 10 nm to 100 nm, and preferably 15 nm to 50 nm. In the case of the upper protective layer, if the thickness is less than 10 nm, the heat resistance is basically lowered and the recording sensitivity is not preferred, and if it exceeds 100 nm, the overwrite property is repeatedly deteriorated due to film peeling, deformation, and heat dissipation due to temperature rise.
[0015]
It is important for the reflective layer 5 to efficiently release heat, and the film thickness is 30 nm to 250 nm. Preferably 50 nm-200 nm are good. If the film thickness is too thick, the heat dissipation efficiency is too good and the sensitivity is deteriorated, and if it is too thin, the sensitivity is good but the overwrite characteristic is repeatedly deteriorated. The properties are required to have high thermal conductivity, high melting point, and good adhesion to the protective layer material.
The film thickness of the recording layer 3 is in the range of 10 nm to 30 nm, and preferably in the range of 15 nm to 25 nm. If it is too thin, thermal damage will be large, and if it is too thick, the recording sensitivity will decrease and the repeated overwriting characteristics will deteriorate.
[0016]
In consideration of the film thickness range in which DPD signal characteristics can be obtained, the optimum configuration of each layer is such that the optical phase difference between the amorphous phase and the crystalline phase is 0.03π or more, preferably 0.1π to 0.5π. Further, when the reflectance in the crystalline state through the substrate and the medium is 18% or more and the reflectance ratio of the crystalline phase to the amorphous phase as the recording mark is 35% to 50%, When the film thickness is converted to a recording / reproducing wavelength of 635 nm to 650 nm, the film thickness is in the range described in the claims. Under these film thicknesses, optical constants, substrate conditions, and recording conditions, the recording mark can be recorded satisfactorily at a predetermined density, the edge of the mark is sharp, the characteristics as a medium are satisfied, and reproduction by DPD tracking is possible. It becomes possible.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0018]
Grooves were produced with a predetermined groove depth, groove width, and track pitch on a polycarbonate substrate having a diameter of 120 mm and a thickness of 0.6 mm. The land portion includes a wobble having a frequency of about 140 kHz and an amplitude of about 10 nm. Further, ZnS—SiO ₂ was used for the upper and lower protective layers, a recording layer with a predetermined composition ratio and film thickness, and a reflective layer using a predetermined metal material were laminated by sputtering to produce a medium. Thereafter, an ultraviolet curable resin was applied to a thickness of about 2 μm to form an environmental protection layer. This medium and another substrate were bonded and bonded together, and initialization was performed to crystallize to obtain a recording medium.
[0019]
First, recording conditions were such that light having a wavelength of 635 nm, NA of 0.60, and a beam diameter (1 / e ² ) of about 0.9 μm was irradiated from the substrate side. Linear velocity 3.5 m / sec. , Recording frequency 26.16 MHz (recording linear density 0.267 μm / bit), modulation method EFM +, recording strategy of leading pulse 1.0T, trailing edge cooling pulse 1.0T, multipulse 0.5T, recording power and erasing power The ratio was 0.5, and the bottom power was less than the reproduction power. The optimum recording power was selected in the range of 8 mW to 11 mW. When the wavelength is 635 nm and the NA is 0.60, the reproduction condition is a reproduction power of 1 mW or less and a linear velocity of 3.5 m / sec. It was. Tilt adjustment was performed so as to be optimal during recording and playback. On the other hand, signal reproduction by DPD signal and DPD tracking has a wavelength of 650 nm, NA of 0.60, and a linear velocity of 3.5 m / sec. I went there. A circuit for measuring the DPD tracking error signal is shown in FIG. In the figure, Ia, Ib, Ic, and Id are four-divided photoelectric conversion elements, and the (Ia + Ic) sum signal is expressed as amp. l, the (Ib + Id) sum signal is sent to amp. Input to 2. Since the phase change type optical recording medium has a lower reflectivity than the ROM disk (about 20%), it was amplified several times as necessary before the amp input. After that, each of the

equalizers

3 and 4, the level comparators 5 and 6, the phase comparator 7, the LPFs 8 and 9, and the Diff. The DPD signal is extracted by amp10. In this embodiment, a tracking error signal having a track off of 0.1 μm is obtained from this signal.
Δt / Tw = k * (V * 0.1 / TP)
k was calculated as a correction coefficient, and V was calculated as an error signal amplitude in the track pitch width.
[0020]
Examples 1-20
When an Al alloy (n = 1.05, k = 5.7) is used for the reflective layer and the recording layer composition, the film thickness of each layer, and the groove conditions are changed as shown in Table 1, DPD signal, phase difference, and reflectance Are shown in Table 2. Recording was performed at an optimum power using a recording wavelength NA of 635 nm and 0.6. All of these have a reflectance difference of 40% to 60%. Reproduction by DPD signal and DPD tracking was performed at a wavelength of 650 nm and NA of 0.6. In either case, DPD tracking was possible and the reproduction characteristics were equivalent to the reproduction characteristics at 635 nm. The comparative example shows a case where DPD tracking is impossible. FIG. 3 shows the dependence of the reflectance and retardation on the thickness of the lower protective layer in the case of Example 4. In the region where the phase difference is large and the reflectance is high, the lower protective layer is about 120 nm to 180 nm. FIG. 5 shows a DPD tracking error signal in the case of the fourth embodiment. A good error signal was obtained. However, if the recording mark cannot be written well even if the phase difference is large, the DPD signal is small.
[0021]
[Table 1]

[0022]
[Table 2]

[0023]
Examples 21-30
The DPD signal, phase difference, and reflectance when Ag (n = 0.10, k = 4.04) is used for the reflective layer and the recording layer composition, the film thickness of each layer, and the groove conditions are changed as shown in Table 3. It is shown in Table 4. Recording was performed at an optimum power using a recording wavelength NA of 635 nm and 0.6. All of these have a reflectance difference of 40% to 60%. Reproduction by DPD signal and DPD tracking was performed at a wavelength of 650 nm and NA of 0.6. In either case, DPD tracking was possible and the reproduction characteristics were equivalent to the reproduction characteristics at 635 nm. By changing the optical constant of the reflective layer, a larger phase difference was obtained, and the DPD signal was also increased. FIG. 4 shows the lower protective layer thickness dependency in the case of Example 22.
[0024]
[Table 3]

[0025]
[Table 4]

[0026]
【The invention's effect】
The optical recording medium according to claim 1 has a structure in which a lower protective layer, a recording layer, an upper protective layer, and a reflective heat dissipation layer are laminated in this order on a transparent substrate, and the reversible phase change between the crystal and amorphous phase of the recording layer In the recording phase change type optical recording medium for recording in the groove, when the reflectance ratio of the amorphous phase as the recording portion and the crystalline phase as the erasing portion is 35% to 50%, Since the optical phase difference between the mass phase and the crystal phase is 0.03π to 0.5π, the recording / reproducing characteristics are good and the DVD-ROM reproduction compatible and rewritable one is obtained.
[0027]
Further , the refractive index of the amorphous phase of the recording layer is 2.5 to 4.0, the absorption coefficient (absolute value) is 2.5 to 3.5, and the refractive index of the crystal phase is 2.0 to 4. .0 absorption coefficient (absolute value) Then the 2.0 to 4.0, an effect that the recording and reproducing characteristics can be further improved is added.
[0028]
In the optical recording medium according to the second, third, or fourth aspects, since the thickness of the lower protective layer, the recording layer, or the upper protective layer is appropriately set, an effect of further improving the recording / reproducing characteristics is added.
[0029]
Further, the refractive index of the reflective heat dissipation layer is 0.5 to 1.2 in and absorption coefficient (absolute value) and 3.0 to 6.0, the recording and reproducing characteristics are further improved, the optical recording medium according to claim 5 Since the thickness of the layer is set appropriately, the effect of further improving the recording / reproducing characteristics is added.
[0030]
In the optical recording medium of claim 6 , the groove forming elements of the recording layer are mainly Ag, In, Sb, and Te, and the composition ratios α, β, γ, and δ (atomic%) of AgαInβSbγTeδ are 1 ≦ α <. Since 101 <β ≦ 2035 ≦ γ ≦ 7020 ≦ δ ≦ 35α + β + γ + δ = 100, a high-density and large-capacity phase-change optical recording medium can be provided.
[0031]
In the optical recording medium of the seventh aspect , since the groove depth of the transparent substrate is 20 nm to 60 nm, the effect of further improving the recording / reproducing characteristics is added.
According to the optical recording medium of claim 8 , the reflectance in the crystalline state is 18% or more through the substrate and the medium, and the reflectance ratio of the crystalline phase and the amorphous phase as the recording mark is from 35% to 50%. When the conditions are combined, the film thickness of each layer is converted to the recording / reproducing wavelength of 635 nm to 650 nm, and the film thickness is within the above range. The recording mark can be recorded satisfactorily, the edge of the mark is sharp, the characteristics as a medium are satisfied, and reproduction by DPD tracking is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a layer structure of an optical recording medium of the present invention.
FIG. 2 shows a circuit for measuring a DPD tracking error signal used in the embodiment.
3 is a graph showing the dependency of reflectance and retardation on the thickness of the lower protective layer in Example 4. FIG.
4 is a graph showing the dependency of the reflectance and retardation on the thickness of the lower protective layer in Example 22. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a DPD tracking error signal in the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Lower protective layer 3 Recording layer 4 Upper protective layer 5 Reflection heat dissipation layer Ia, Ib, Ic, Id 4-part photoelectric conversion element

Claims

Recorded in a groove using a reversible phase change between the crystal and amorphous phase of the recording layer, which consists of a lower protective layer, a recording layer, an upper protective layer, and a reflective heat dissipation layer laminated in this order on a transparent substrate. In the phase change type optical recording medium, when the reflectance ratio between the amorphous phase as the recording portion and the crystalline phase as the erasing portion is 35% to 50%, the optical phase difference between the amorphous phase and the crystalline phase Is 0.03π to 0.5π, an optical recording medium.

2. The optical recording medium according to claim 1, wherein the thickness of the lower protective layer is 0.15λ to 0.35λ (where λ represents a recording / reproducing wavelength of 635 to 650 nm). Medium.

In claim 1 Symbol placement of the optical recording medium, thickness 0.02λ~0.04λ film recording layer (where, lambda represents a recording wavelength of 635～650Nm) optical recording, which is a Medium.

2. The optical recording medium according to claim 1, wherein the thickness of the upper protective layer is 0.025λ to 0.060λ (where λ represents a recording / reproducing wavelength of 635 to 650 nm). Medium.

In claim 1 Symbol placement of the optical recording medium, the thickness of the film of the reflective heat dissipation layer is characterized in that a 0.15Ramuda～0.28Ramuda (where, lambda represents a recording wavelength of 635～650Nm) Light recoding media.

In the optical recording medium of claim 1 or 3, wherein the constituent elements of the recording layer is a mainly Ag, an In, Sb, Te, the composition ratio of AgαInβSbγTeδ α, β, γ, δ , is (atomic%) 1 ≦ α <10
1 <β ≦ 20
35 ≦ γ ≦ 70
20 ≦ δ ≦ 35
α + β + γ + δ = 100
An optical recording medium characterized by the above.

In the optical recording medium according to any one of claims 1 to 6 optical recording medium, wherein the groove depth of the transparent substrate is 20 nm to 60 nm.

In the optical recording medium according to any one of claims 1 to 7 optical recording medium, wherein the reflectivity of the crystalline state of the recording portion is 18% or more.