JP4264647B2 - 光記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体、特に波長λが３８０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲の照射光が用いられて記録部の再生がなされ、その記録膜として有機色素材料を用いたすぐれた再生出力特性を有する位相変調型の光記録媒体に係わる。

追記型光ディスク用記録材料としては、現在、機能性有機色素材料が広く用いられており、特に追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）として安価に大量に生産されている。
また、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）の光学系でも、追記型のＤＶＤ−Ｒとして追記型の規格がまとめられ、発売されるに至っている。
更に、高記録容量化、すなわち高記記録密度化を図った、いわゆる次世代光記録媒体と現在呼称されている光ディスクとして、記録面上に形成された光透過性保護膜側から、記録面に対して、青紫色光による短波長の照射光を、開口数Ｎ．Ａ．が０．８５の対物レンズを通じて照射することの規格化が検討されている。

ところで、このような高Ｎ．Ａ．化と、再生照射光の短波長化とがなされ、光透過性保護膜側から、記録面に対する再生照射光がなされる光記録媒体（以下この光記録媒体を便宜的にＤＶＲと呼称する）においても、いわゆるアーカイブ記録を目的とする、すなわち１回の追記記録を行うことができ、かつその記録が消去されずに長年に渡って安定に保持することのできる追記型の光記録媒体（ＤＶＲ）の必要性が高まっている。

このような規格化の検討がなされている光記録媒体（ＤＶＲ）は、その記録膜が相変化材料をベースとしているものであるが、この光記録媒体において追記型構成とする場合においても、その記録膜は、ＣＤ−Ｒにおけるような、有機色素材料を用いることが、製造の簡易化、コストの低廉化において望ましい。

しかしながら、上述した短波長、高Ｎ．Ａ．による追記型光記録媒体（ＤＶＲ）において、従来の追記型のＣＤ−Ｒや、ＤＶＤ−Ｒにおける知見を適用することには問題がある。
すなわち、高記録密度化、すなわち高解像度化を図ることからから、波長３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ、例えば４０５±５ｎｍという短波長の青紫色光源を適用する光記録媒体において、その記録膜を、有機色素材料によって構成とする場合、その記録膜を構成する有機色素材料の特性が、ＣＤ−Ｒや、ＤＶＤ−Ｒと相違し、光学特性、光学条件が相違するものであり、通常の、ＣＤ−Ｒや、ＤＶＤ−Ｒにおける知見を適用することに問題がある。

例えば照射光の波長の相違を勘案して、光記録媒体の基板に形成する例えばトラッキング用グルーブ等の凹部の深さを、変更するという対応では、すぐれた再生特性を得る最適化を行うことができない。
また、上述した光記録媒体（ＤＶＲ）において、トラックピッチは、従来の光記録媒体におけるそれに比して格段に小さい。例えばＣＤにおけるトラックピッチは、１．６μｍであるに比し、例えば０．３μｍ程度である。この場合、問題となってくるのが、ディスク基板に形成されるトラッキング用グルーブの側壁の傾きである。

通常のＣＤ等におけるグルーブあるいはピット等の微細凹凸の形成は、ディスク基板の作製において、グルーブに対応する微細凹凸パターンを有するスタンパを用いた射出成形、２Ｐ法（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ法）等によって形成するものである。
このスタンパの作製は、原盤作製すなわちフォトレジストを用いたマスタリングによるものであるが、このマスタリングにおけるフォトレジストに対するパターン露光は、通常青色光、紫外光を用いるが、上述したＤＶＲにおけるように、狭小なトラックピッチにおいては、上述した光によるパターン露光では、グルーブの側壁面がゆるやかな傾斜面になってしまう。

そこで、フォトレジストに対するパターン露光を、電子線描画によって行うとか、光学系において、集光レンズを露光面に近接配置する、いわゆるニアフィールド構成とすることによってスポット系の縮小化を図るなど、グルーブの側壁面を急峻化する方法などの改善化が図れているが、グルーブの側壁の最適化についての究明も不十分で、未だ十分な再生出力の改善が図られていない。

本発明においては、上述した追記型の現在においていわゆる次世代光記録媒体とされている再生照射光の短波長化がなされ、光透過性保護膜側から、記録面に対する再生照射光がなされる光記録媒体にあって、高い再生出力を得ることができ、すぐれた再生特性を有する光記録媒体を提供するものである。

すなわち、本発明による光記録媒体は、凹部が形成された基板上に、金属膜と、記録層と、誘電体層と、保護層と、がこの順に形成され、開口数Ｎ．Ａ．が、０．８５±０．０５の範囲とされた光学系を通じて波長λが４０５ｎｍの範囲の光を前記保護層側から照射することにより記録部の再生がなされ、前記記録層は、レーザ光を吸収して分解し、屈折率変化するトリフェニルアミン誘導体を含んで成り、前記記録層の光学定数が、記録前において（ｎ、ｋ）＝（２．０、０．０５）、記録後において（ｎ、ｋ）＝（１．５、０）であり、前記記録層の厚さが、グルーブ内で１７０ｎｍ、ランド部上で７０ｎｍであり、前記金属膜は、厚さ２０ｎｍのＡｇから成り、前記凹部の深さは、７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下であり、前記基板の凹部の側壁の傾きｔａｎθが２（但し、θは側壁面と凹部底面とのなす角）以上とされ、前記誘電体層は、厚さが１０ｎｍのＳｉＮから成り、前記保護層は、厚さが０．１ｍｍであり、前記基板の凹部の上部の幅と下部の幅との平均値を前記凹部の平均幅としたとき、前記側壁に前記金属膜が設けられる場合は前記金属膜の表面における凹部の平均幅が０．１０μｍ以上０．１５μｍ以下とされ、位相変調型の構成とする。

更に、この構成で、特に基板の凹部の幅を、金属膜の厚さが３０ｎｍの場合は、凹部の平均幅を０．１０μｍ以上０．２１μｍ以下とできる。

また、この構成で、基板の凹部上に、金属膜の成膜がなされた構成にあって、この金属膜の表面で形成される凹部の幅を、０．１０μｍ以上０．１５μｍ以下とする。

また、波長λが３８０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲の光の照射により記録部の再生がなされる位相変調型の光記録媒体であって、その凹部が形成された基板上に、少なくとも１層以上の記録膜と、１層以上の金属膜とを有して成り、その記録膜の１層以上が、レーザ光を吸収して分解し、屈折率変化する有機物質を含んだ構成を有する。そして、この基板の凹部の深さを、４０ｎｍ以上６５ｎｍ以下とするものであり、記録膜における屈折率変化する有機物質は、その記録前の屈折率が１．４以下の特性を有する有機物質とする。

また、波長λが３８０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲の照射光が用いられて記録部の再生がなされる位相変調型の光記録媒体であって、その凹部が形成された基板上に、少なくとも１層以上の記録膜と、１層以上の金属膜とを有して成り、記録膜の１層以上が、レーザ光を吸収して分解し、屈折率変化する有機物質を含んだ構成を有する。そして、この基板の凹部の深さを、７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下とするものであり、記録膜として用いられる屈折率変化する有機物質は、その記録前の屈折率が１．６以上の特性を有する有機物質とする。

また、上述した各光記録媒体は、その基板の凹部の側壁の傾きｔａｎθを２（但し、θは側壁面と凹部底面とのなす角）以上とする。

上述した本発明による光記録媒体は、高記録密度化された位相変調方式による再生がなされる光記録媒体にあって後述するところから明らかなように、最適な信号出力を得ることができる。

本発明による追記型の光記録媒体の実施形態は、追記型の光ディスクであり、対物レンズの開口数Ｎ．Ａ．が０．８５±０．０５、波長λが３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ（以下このＮ．Ａ．およびλをＤＶＲパラメータと呼称する）の青紫色領域のレーザによる再生態様、ないしは再生および記録態様を採る。
しかしながら、本発明は、光ディスクに限定されるものではなく、使用態様に応じて、例えばカード等の形態を採ることができる。

本発明による光記録媒体、例えば光ディスクの記録膜は、その少なくとも１層が、例えば上述した波長による光照射記録によって屈折率変化する有機物質、具体的には有機色素材料による構成とする。
図１は、本発明による光記録媒体１０例えば光ディスクの基本構成の概略断面図を示し、図２は記録マークＭが形成された状態を模式的に示す要部の平面図である。
この光記録媒体１０は、少なくとも１主面に、凹部２例えばトラッキング用の連続的グルーブあるいは断続的グルーブ等による凹部２が形成された基板１上に、金属膜３、記録膜４、誘電体膜５が形成され、この上に例えば厚さ０．１ｍｍを有する光透過性樹脂膜がスピンコートによって成膜された光透過性保護膜６が被着形成される。

記録膜４の有機色素膜は、例えばスピンコートによって形成される。
この有機色素膜の色素は、図４Ａおよび図４Ｂで記録前および記録後における、光学定数（屈折率ｎ、吸収率ｋ）のスペクトル図を示すように、記録前の屈折率が記録後の屈折率より高い値を示す特性（以下Ｌ−ｅｄｇｅ特性という）、あるいは図５Ａおよび図５Ｂで記録前および記録後における、光学定数のスペクトル図を示すように、記録前の屈折率が記録後の屈折率より高い値を示す特性（以下Ｓ−ｅｄｇｅ特性という）の有機色素が用いられる。

有機色素膜は、波長４００ｎｍ近辺で吸収スペクトルが存在しない場合には、図４Ｂあるいは図５Ｂに光学定数のスペクトル図を示すように、屈折率ｎが１．５、吸収係数ｋが０に近い値となる。そして、再生信号を得るためには、記録前すなわち有機色素の熱分解前と、記録後すなわち熱分解後の屈折率ｎが、変化することが必要であり、この記録前と記録後の屈折率差Δｎは、０．１以上であることが好ましい。

例えば図４Ａで示す、記録前の屈折率が、１．５より高い値、具体的には１．６以上を示す状態から、熱分解後すなわち記録後に図４Ｂに示すように、１．５に近い値に低下する特性を有するＬ−ｅｄｇｅ特性を有する有機色素材料によって有機色素膜を構成する。
あるいは図５Ａで示す、記録前の屈折率が、１．５より低い値、具体的には１．４以下を示す状態から、記録後において図５Ｂに示すように、高い値を示すＳ−ｅｄｇｅ特性を有する有機色素材料によって構成することができる。

本発明による光記録媒体１０において、基板の凹部２すなわちグルーブ２は、基板１側に窪む形状とされ、これらグルーブ間をランド部７と呼称するものとする。
本発明による光記録媒体においては、記録膜４の有機色素膜は、スピンコートによる塗布量、回転数、温度、湿度を選定することによって、凹部２内すなわちグルーブ内の膜厚を大に、ランド部７上における膜厚は、肉薄に形成される。
そして、この凹部２内すなわちグルーブ内を記録部とする。すなわちこの凹部２内に、記録マークＭを形成する。

このように、記録部をグルーブ内とすることによって、記録トラック間のクロスライト（ｃｒｏｓｓ ｗｒｉｔｅ）の低減化が図られる。
これは、有機色素膜の記録は、光学定数（ｎ，ｋ）の変化から生じる光路長の変化を信号として記録するものであり、その膜厚が薄いと、変調度が低下することから、凹部２内を記録部とするとき、肉薄のランド部においては、その変調度が低いことから、検出信号に殆ど寄与しないことによる。

本発明による光記録媒体１０の実施形態例においては、前述したＤＶＲパラメータによる光学系が適用されるものであり、その光透過性保護膜６側から、レーザ光９を、対物レンズ１１によって集光照射される。
記録膜４は、少なくとも１層以上の構成膜より成り、その少なくとも１層以上が上述したレーザ光を吸収して分解し、上述したＬ−ｅｄｇｅ特性あるいはＳ−ｅｄｇｅ特性をもって屈折率変化する有機物質膜、具体的には有機色素膜より成り、凹部２、すなわちグルーブ内において、この屈折率変化によって記録マークＭの書き込みがなされる。

凹部２を有する基板１の形成は、凹部２のパターンに対応する凸部、すなわち凹部２のパターンに対して反転パターンを有するスタンパが用意され、このスタンパがキャビティ内に配置された金型を用いた射出成形によって構成された例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等によって形成される。
あるいは２Ｐ法によって凹部２を有する基板１を作製することができる。

すなわち、この場合は、平坦面を有する基板上に紫外線硬化樹脂をスピンコート等によって塗布し、この樹脂層に上述したスタンパを押圧することによって凹部２を形成し、紫外線照射によって硬化して所要のパターンの凹部２を有する基板１を形成する。

上述の構成において、凹部２の平均幅ＷＧ（＝（底部側の幅Ｗ_１＋開口側の幅Ｗ_２）／２：以下同様）を、０．１０μｍ〜０．２１μｍに選定する（図３参照）。
あるいは、基板１上に、成膜される金属膜表面で形成される凹部２の幅ＷＧを、０．１０μｍ〜０．１５μｍに選定する。
凹部２の深さＤは、その記録膜の有機色素膜が、記録前の屈折率１．４以下のＳ−ｅｄｇｅ特性を有する構成にあっては、４０ｎｍ〜６５ｎｍとする。
あるいは凹部２の深さＤは、その記録膜の有機色素膜が、記録前の屈折率を１．６以上のＬ−ｅｄｇｅ特性を有する構成にあっては、７５ｎｍ〜１１５ｎｍとする。
更に、図３に示すように、凹部２の側壁２ａの傾きは、この側壁２ａと凹部２の底面のなす角をθとするとき、ｔａｎθ≧２とする。

また、クロスライトを低減するには、凹部２の幅ＷＧすなわちグルーブ幅が狭いことが望ましい。これは、グルーブ幅が狭い場合、一定のトラックピッチ下にあっては、照射光スポットの光分布の光量が小さい部分が、隣接するグルーブに差しかかる部分が少なくなることよって実質的にクロスライトの低減化を図ることができることによる。

因みに、このクロスライトの低減化は、位相変調方式による有機色素膜を記録膜とする構成による場合についての特徴であり、相変化材料を記録膜とし、記録部の反射率変化を直接読み出す反射率変調方式による光記録媒体の場合とは相違する。

次に、本発明による光記録媒体の実施例を説明する。
〔実施例１〕
この実施例においては、凹部２が、トラッキング案内溝となるグルーブであり、このグルーブはその深さが１００ｎｍ、グルーブ幅が０．１２μｍ、間隔０．６μｍ、グルーブ側壁の傾きが、図３においてｔａｎθ＝２に形成した場合である。
そして、この実施例においては、この凹部２すなわちグルーブが一主面に形成されたポリカーボネート（ＰＣ）樹脂による基板１を用い、このグルーブが形成された面に、厚さ２０ｎｍのＡｇをスパッタによって成膜した金属膜３を形成し、この上に、有機色素膜による記録膜４、厚さ１０ｎｍのＳｉＮによる誘電体膜５、光透過性保護膜６が被着形成され位相変調方式による光ディスクを作製した。

有機色素膜は、スピンコートによって成膜した。この場合、その厚さは、グルーブ内で１７０ｎｍ、ランド部上において７０ｎｍとした。
また、この実施例においては、有機色素膜が、上述したＬ−ｅｄｇｅ特性を有し、光学定数が、波長４０５ｎｍで記録前において（ｎ，ｋ）＝（２．０，０．０５）、記録後に（ｎ，ｋ）＝（１．５，０）に変化する有機色素材料のトリフェニルアミン誘導体を用いた。
因みに、この膜構成では、位相変調が起きやすいように、記録前と記録後の反射率が高いままの状態であるように膜設計がなされたものである。すなわち、グルーブ内における記録前の反射率は２６％であり、記録後の反射率は３２％である。また、ランド部における反射率は３２％となった。

この光記録媒体に対し、そのグルーブ内に、０．６９μｍマークと０．６９μｍスペースの繰り返しによる記録マークＭを記録した。この場合、図２に模式的に示すように、マーク幅はグルーブ幅のほぼ全域に渡って形成される。
この実施例１による光記録媒体の記録マークＭによる再生波形、すなわち戻り光量の波形を、図６に示す。

更に、この実施例１を、これに対応するパラメータに選定して計算機によるシミュレーションによって、更に考察した。この場合の計算方法は、いわゆるフラウンホーファー回折理論を用いた。この計算結果は、実験結果ときわめて良く一致した。また、グルーブ形状の微妙な変化にも対応できるように、計算パラメータが高分解になるようにしてあり、ディスク上の解像度は１０ｎｍとした。これにより、忠実に実験結果と、計算結果が一致するようにした。

また、計算に用いた具体的パラメータは、光源としての半導体レーザの広がり角を４０°および２０°とし、２倍のアナモプリズムをコリメータレンズの後段に配置して、全方向４０°の広がり角と等価になるように設定した。コリメータレンズは、焦点距離が１０ｍｍとした。対物レンズは、半径（開口半径）が１．３ｍｍ、開口数Ｎ．Ａ．が０．８５とした。開口面上での分布をフーリエ変換し、レンズのＮ．Ａ．および波長によって規格化されたディスク上に投影し、溝形状、膜構成を考慮して与えられる複素反射率を上述した１０ｎｍの解像度で、入射光量と掛け合わせ、逆フーリエ変換することによって、対物レンズの開口に戻る光量を得た。そして、この対物レンズの開口に戻る光量が、全て信号検出用のディテクタ上に戻るとして検出信号を算出した。

そして、０．６９μｍマークと０．６９μｍスペースの繰り返しによる搬送波をモニターして、振幅、変調度をみた。
このグルーブ２内に記録されたマークＭの形状は、図２に模式的に示されたようないわゆるスタジアム形とし、マーク幅は０．１２μｍとした。また、実施例１と同様に、グルーブ深さ１００ｎｍ、グルーブ幅０．１２μｍ、グルーブ間隔０．６μｍとした。また、実施例１と対応する側壁スロープ傾き幅ｄ（図３に示す側壁２ａのグルーブ底面の延長水平面への投影幅ｄ）を４０ｎｍとした。
このパラメータの選定においての計算結果を、図７に示す。図６に示した実施例１の波形は、この図７に良く対応していることがわかる。

〔実施例２〕
実施例１における光記録媒体において、そのグルーブ幅を変えて、それぞれの再生信号振幅すなわち戻り光量を測定した結果を図８に示す。これより明らかなように、グルーブ幅を或る程度以上大きくすると、信号振幅が低下することが分かる。これは、マーク幅に比し、グルーブ幅が大となると、再生光スポットがマークの中心に来たとき、マークの幅が、再生光のスポット内に占める割合が大きくなり、ランド部との干渉が少なくなって反射率が高くなるためである。

すなわち、グルーブ幅を大なる０．２８μｍとしたときのグルーブ長方向に係わる再生信号レベルを図９に示す。これによれば、マークの中心付近で反射率が上昇していることが分かる。
図８によれば、グルーブ幅が０．１μｍ〜０．１５μｍの間で最良の結果が得られることが分かる。このグルーブ幅は、金属膜３の表面で測定したものであり、この金属膜３をスパッタによって成膜した場合、この例では、最大２０ｎｍの膜厚をもって基板の凹部２のグルーブ側面にも金属膜３が成膜される。したがって、金属膜３が３０ｎｍの厚さで成膜された場合、この金属膜表面でのグルーブ幅が、０．１５μｍにおいては、基板の凹部２のグルーブ幅は、０．２１μｍとなる。

しかしながら、３０ｎｍ以上の厚さの金属膜３の成膜は、基板の凹部２によるグルーブにおいて均一な成膜がなされなくなり、ノイズの上昇を来すことから、金属膜３の厚さは３０ｎｍが上限とされ、基板のグルーブ幅、すなわち基板の凹部２の幅は０．２１μｍを上限とする。
つまり、基板の凹部２が、０．２１μｍのグルーブ幅であれば、この上に金属膜を成膜することで良好な結果が得られる。

また、金属膜３を、方向性スパッタによって成膜する場合は、グルーブの垂直側面に金属膜が被着されないようになされた構成とすることができ、この場合においては、０．１０μｍのグルーブ幅でも良好な結果を得ることができる。
上述したことから、基板の凹部２は、その上に成膜する金属膜３によるトレランスを考慮して０．１０μｍ〜０．２１μｍの範囲であれば、高い変調度を有する光記録媒体を構成することができ、また金属膜成膜状態での表面の凹部の幅が、０．１０μｍ〜０．１５μｍで良好な結果が得られる。

次に、基板の凹部２による基板のグルーブの深さについて実施例３を挙げて説明する。このグルーブの深さは、対物レンズのＮ．Ａ．には依存しないものである。

〔実施例３〕
この実施例３においても、実施例１と同様に、凹部２としてグルーブが形成され、その側壁がほぼ垂直側面形状とされたポリカーボネート（ＰＣ）樹脂による基板１を用い、このグルーブが形成された面に、厚さ２０ｎｍのＡｇをスパッタして金属膜３を形成し、この上に、有機色素膜による記録膜４、厚さ１０ｎｍのＳｉＮによる誘電体膜５、光透過性保護膜６が被着形成され位相変調方式による光ディスクを作製した。
基板の凹部２のグルーブ幅については、前述した通りの効果が得られることから、この実施例においては、この凹部２の幅すなわちグルーブ幅を０．１４μｍとした。また、ランド幅もグルーブ幅と同一幅とした。対物レンズは、Ｎ．Ａ．＝０．８５とした。
そして、この実施例においては、基板の凹部２による基板のグルーブの深さを変化させた各光ディスクを作製した。

有機色素膜は、スピンコートによって成膜して、グルーブ内を埋込んで表面が平坦となる厚さに、かつランド７とグルーブ２とにおける有機色素膜の厚さの平均値が、１２０ｎｍとなるように成膜した。
すなわち、例えばグルーブの深さが４０ｎｍの場合、グルーブ部分における有機色素膜の厚さは１４０ｎｍとし、ランド部分における有機色素膜の厚さは１００ｎｍとする。
また、この有機色素膜は、Ｓ−ｅｄｇｅ特性を示す有機色素材料によって構成した場合で、４０５ｎｍで、光学定数が、記録前において（ｎ，ｋ）＝（１．２，０．０５）、記録後に（ｎ，ｋ）＝（１．５，０）に変化する有機色素材料を用いた。この有機色素材料は、シアニンｋ色素の１−ブチル−２−〔５−（−１−ブチル−３．３−ジメチルベンズ〔ｅ〕インドリン−２−イリデン）−１．３−ペンタジエニル〕−３，３−ジメチル−１Ｈ−ベンズ〔ｅ〕インドリウム過塩素酸によって構成した。

この実施例３においては、記録マーク長は、０．６９μｍとし、この場合においても、その幅は、グルーブの全幅に渡って記録されるものとした。
この場合において、グルーブの深さを変化させた各光ディスクについて、再生信号振幅の変化を図１０に示した。このＳ−ｅｄｇｅ特性による場合、グルーブの深さが１００ｎｍ近辺でその振幅が負になっている。すなわち、この場合は、記録前の検出光量が低く、グルーブによってトラッキングサーボ信号が取り出せないことになり、記録、再生において問題となる。

位相変調用の膜構成では、有機色素膜の膜厚や、ＳｉＮ膜の膜厚を変えてもグルーブ深さが１００ｎｍ近辺で再生信号の振幅は負を示し、５０ｎｍの深さでは正となった。
すなわち、このＳ−ｅｄｇｅ特性の有機色素膜によるときは、基板のグルーブの深さは５０ｎｍ程度が適している。しかしながら、図１０によれば、この５０ｎｍのグルーブの深さとするとき十分な信号振幅が得られない。

そこで、グルーブの深さは５０ｎｍに設定して、膜構成の選定によって信号振幅を高める。すなわち、グルーブ内における有機色素膜の膜厚を７０ｎｍ、ランド部の膜厚を２０ｎｍとして、ＳｉＮ誘電体層５の膜厚を変化させ、このときの変調度（信号振幅／マーク間のスペース部における出力）を測定した。図１１中曲線２１は、この変調度のＳｉＮ膜厚依存性を示す。また、図１１中曲線２２は、スペース部における反射率のＳｉＮ膜厚依存性を示したものであり、最適値化が図られることが分かる。尚、有機色素膜の膜厚を７０ｎｍから変化させても同様にＳｉＮ膜の膜厚依存性がみられるものであり、最適値がそれぞれに存在し、十分な信号振幅が得られた。

そして、実際の光記録媒体、例えば光ディスクにおいては、変調度が０．６以上であることが望まれることから、ＳｉＮ膜厚は、殆ど形成しないか、あるいは１００ｎｍ前後成膜することによってグルーブの深さは５０ｎｍ近辺で良好な結果が得られることが分かる。
そして、この実施例３におけるグルーブの深さが５０ｎｍよりずれた場合のトレランスについて考察した。

膜構成は、基本的には実施例３と同様の構成としたが、ＳｉＮ膜の厚さを１００ｎｍとし、グルーブ内の有機色素膜の膜厚を７０ｎｍとした。
そして、基板のグルーブの深さを変化させた。このとき、この深さが２０ｎｍから５０ｎｍまでは、有機色素膜の表面が平坦になるようにランド部の膜厚を設定し、深さが６０ｎｍでは、ランド部での膜厚が１０ｎｍ、深さが７０ｎｍでは、ランド部での膜厚が２０ｎｍとし、有機色素膜の表面には段差が生じるようにした。

このときの再生信号振幅のグルーブ深さの依存性は、図１２に示すようになり、グルーブ深さが４０ｎｍでピーク値を示すが、平坦な特性を示し、グルーブ深さ５０ｎｍの近辺でのグルーブ深さ依存性は小さい。
また、変調度と反射率のグルーブ深さのそれぞれ依存性を、図１３の曲線３１および３２にそれぞれ示す。変調度は、６０ｎｍで最大値となり、逆に反射率はグルーブが浅いほど高くなることが分かる。そして、変調度が０．６以上である領域は、グルーブ深さが４０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲であるが、７０ｎｍでは振幅および反射率共に低下していることから、４０ｎｍ〜６５ｎｍが、Ｓ−ｅｄｇｅ特性の有機色素膜における基板として適切となる。
尚、ＳｉＮ膜の膜厚を０とするとか、有機色素膜の膜厚を変化させた場合においても、ほぼ同様の結果が得られた。

〔実施例４〕
この実施例においては、実施例３と同様の有機色素膜厚、基板形状、マーク形状としたが、この実施例においては、有機色素膜をＬ−ｅｄｇｅ特性による有機色素膜の、実施例１で用いたトリフェニルアミン誘導体によって構成した。
図１４は、この場合の、再生信号振幅のグルーブ深さ依存性を示す。
この場合、Ｓ−ｅｄｇｅ特性による有機色素膜による場合とは逆に、グルーブ深さ５０ｎｍで負の振幅となり、１００ｎｍの深さで、最も大きな振幅が得られることが分かる。
そして、有機色素膜の厚さ、ＳｉＮ膜の厚さを変化させても５０ｎｍ程度の深さでは良好な結果が得られなかった。図１５は、グルーブ深さ５０ｎｍにおいて、再生信号振幅のＳｉＮ厚さ依存性を示すもので、その振幅は負を示す。

すなわち、このＬ−ｅｄｇｅ特性では、Ｓ−ｅｄｇｅ特性の場合とは異なる性状を示し、このＬ−ｅｄｇｅ特性の有機色素膜では、グルーブの深さは１００ｎｍ近辺が適していることが分かる。
図１６の曲線４１は、グルーブ深さ１００ｎｍ近辺での変調度を、曲線４２は、反射率を示したものである。
これより、溝が深く有機色素膜が厚くなるに対応して変調度が大きくとれるが、グルーブ深さに対するトレランスは小さくなり、７５ｎｍ〜１１５ｎｍの範囲で良好な変調度が得られる。そして、この範囲外で図１４に示したように、急激に信号振幅が負になってしまい、この場合の好適なグルーブの深さの範囲は極めて顕著である。

以上においては、ＤＶＲパラメータにおいて、凹部２の幅および深さ、すなわちグルーブ幅および深さについて実施例を挙げて言及したものであるが、次に、この凹部２、具体的にはグルーブの側壁の傾きについて考察する。
実際には、グルーブの側壁は、グルーブ深さが１００ｎｍでグルーブの幅が０．１５μｍ程度となると、この側壁の傾きは無視できない。

〔実施例５〕
この実施例においては、基板のグルーブすなわち凹部２の側壁の傾きを考察するための実施例であって、この実施例においては実施例１と同様の膜構成によるＬ−ｅｄｇｅ特性による有機色素材料膜による構成とした場合である。
そして、基板のグルーブの深さを、グルーブ側壁の傾斜の効果が顕著に生じる１００ｎｍとした。グルーブの幅は、前述した結果を踏まえて０．１４μｍとし、側壁の中心位置で、この幅を保つようにして側壁の傾きを変化させた。
また、有機色素膜の厚さはグルーブ内で１７０ｎｍとし、ランド部上で７０ｎｍとして、基板の各平坦面における有機色素膜表面がほぼ平坦となるようにした。そして、グルーブの傾斜側壁面での有機色素膜の膜厚は、上述した表面が平坦とした場合に得られる膜厚とした。

この構成において、有機色素膜への記録後の再生信号振幅の、グルーブ２の側壁面のスロープ傾き幅ｄ（前述した図３に示す側壁２ａのグルーブ底面の延長水平面への投影幅）依存性を図１７に示す。この図１７によれば、傾斜により単純に振幅が低下する。
また、図１８中曲線５１および５２に、それぞれ変調度および反射率のスロープ傾き幅ｄ依存性を示す。図１７および図１８から分かるように、スロープ傾き幅ｄの増加と共に振幅と同時に反射率が低下しているために、変調度は或る範囲で保たれているものの、実際には、ｄが５０ｎｍ以上では反射率１５％以下となって、反射率が低くなり過ぎることから、ｔａｎθ＝１となるｄ＝１００ｎｍでは１０％を切ってしまい実用に供さないものであり、ｔａｎθ≧２が実用上で好ましい。

因みに、図３で示すスロープ傾き幅ｄを、反射率が低く過ぎるｄ＝６０ｎｍに固定して、グルーブ幅（平均幅、すなわち側壁中心でのグルーブ幅）を変化させた場合においても、その振幅は図１９となり、図１７のｄ＝６０ｎｍの位置が、図１９のグルーブ幅１４０ｎｍの位置に相当する。これによると、グルーブの側壁面に傾斜がある場合は、グルーブ幅をやや広めにするとやや振幅の上昇は見られるものの、この上昇分は、おおよそ１０％〜２０％程度に過ぎず、根本的改善にはならない。

また、図２０の曲線６１および６２は、それぞれ変調度と反射率のグルーブ幅依存性を示すものであり、反射率も緩やかに上昇するにとどまっている。したがって、基本的に側壁に傾きが有る場合には、単純に反射光量が低下することで、信号レベルが低下することが分かった。
また、これは前述した本発明による凹部２の深さの特定に関しても同様であり、これら、凹部２の幅および深さは直接的に関わりなく、側壁の傾きｔａｎθ≧２によってすぐれた信号特性が得られるものである。

また、実施例５においては、Ｌ−ｅｄｇｅ特性による有機色素膜を用いた場合であるが、Ｓ−ｅｄｇｅ特性による有機色素膜を用いた場合においても同様である。
上述した本発明による実施例においては、記録膜が単層の有機色素膜構成とした場合であるが、多層構造とすることもできる。また、基板１の一主面に微細凹凸および記録膜を形成した場合であるが、基板１の両面、もしくは一主面に微細凹凸および記録膜を形成した２枚の基板を接合する構成とすることもできるなど、本発明構成において、種々の変形変更を採り得るものであることはいうまでもない。

上述したように、本発明による追記型光記録媒体は、光源波長λが３８０ｎｍから４５０ｎｍの範囲、いわゆる青紫色領域のレーザによる再生、もしくは記録再生態様を採る場合、更に、ＤＶＲパラメータにおいて、位相変調方式による光記録媒体にあって、グルーブ幅の特定によってすぐれた再生信号出力を得ることができるものである。
そして、本発明においては、凹部の深さについて、レンズのＮ．Ａ．にかかわらず、青紫色レーザを用いる場合に有機色素膜の光学定数、例えば記録前の屈折率が１．４以下のＳ−ｅｄｇｅ特性、あるいは記録前の屈折率が１．６以上のＬ−ｅｄｇｅ特性において、それぞれその深さを５０ｎｍ前後あるいは１００ｎｍ前後とすることによって、すぐれた再生出力特性を得ることができるものである。

また、記録前の戻り光が記録後より高い、いわゆるＨｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗ記録とすることにより記録前、すなわち未記録部において十分な光量を得ることができることから、フォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号を確実に取り出すことができ、光記録媒体の追記記録、あるいは再生を確実に、良好に行うことができるものである。

上述したように、本発明によれば、光透過性保護膜側から青紫色光を照射する光記録媒体において、基板上の微細凹凸の凹部の幅、および深さ、側壁の傾きのそれぞれの特定によって、有機色素膜による記録膜構成において、すぐれた再生出力特性を有する追記型の光記録媒体を確実に構成することができた。

そして、有機色素膜の記録膜構成とすることによって、廉価に、量産的に、この追記型光記録媒体を製造することができ、工業的に大きな効果を奏するものである。

本発明による光記録媒体の基本構造を示す断面図である。 本発明による光記録媒体の模式的平面図である。 本発明による光記録媒体の凹部の側壁の傾斜の説明図である。 ＡおよびＢは、本発明の説明に供する記録前および記録後の光学特性の変化を示す特性図である。 ＡおよびＢは、本発明の説明に供する記録前および記録後の光学特性の変化を示す特性図である。 本発明による光記録媒体の再生信号波形を示す図である。 グルーブ長方向に関する再生信号レベルを示す図である。 再生信号振幅のグルーブ幅依存性を示す図である。 グルーブ幅を大としたときのグルーブ長方向に関する再生信号レベルを示す図である。 光記録媒体の再生信号振幅のグルーブ深さ依存性を示す図である。 本発明の説明に供する光記録媒体のＳｉＮ膜厚と変調度および反射率の関係を示す図である。 本発明の説明に供する再生信号振幅のグルーブ深さ依存性を示す図である。 本発明の説明に供する光記録媒体のグルーブ深さと変調度および反射率の関係を示す図である。 本発明の説明に供する再生信号振幅のグルーブ深さ依存性を示す図である。 本発明の説明に供する光記録媒体のＳｉＮ膜厚と変調度および反射率の関係を示す図である。 本発明の説明に供する光記録媒体のグルーブ深さと変調度および反射率の関係を示す図である。 本発明の説明に供する再生信号振幅のスロープ傾き幅依存性を示す図である。 本発明の説明に供する変調度および反射率のスロープ傾き幅依存性を示す図である。 本発明の説明に供する再生信号振幅のグルーブ幅依存性を示す図である。 本発明の説明に供する光記録媒体のグルーブ幅と変調度および反射率の関係を示す図である。

符号の説明

１ ・・・・・・ 基板
２ ・・・・・・ 凹部
２ａ ・・・・・・ 側壁
３ ・・・・・・ 金属膜
４ ・・・・・・ 記録膜
５ ・・・・・・ 誘電体層
６ ・・・・・・ 光透過性保護膜
７ ・・・・・・ ランド部
９ ・・・・・・ レーザ光
１０ ・・・・・・ 光記録媒体
１１ ・・・・・・ 対物レンズ
Ｍ ・・・・・・ 記録マーク

Claims (1)

1. 凹部が形成された基板上に、金属膜と、記録層と、誘電体層と、保護層と、がこの順に形成され、
   開口数Ｎ．Ａ．が、０．８５±０．０５の範囲とされた光学系を通じて波長λが４０５ｎｍの範囲の光を前記保護層側から照射することにより記録部の再生がなされ、
   前記記録層は、レーザ光を吸収して分解し、屈折率変化するトリフェニルアミン誘導体を含んで成り、
   前記記録層の光学定数が、記録前において（ｎ、ｋ）＝（２．０、０．０５）、記録後において（ｎ、ｋ）＝（１．５、０）であり、
   前記記録層の厚さが、グルーブ内で１７０ｎｍ、ランド部上で７０ｎｍであり、
   前記金属膜は、厚さ２０ｎｍのＡｇから成り、
   前記凹部の深さは、７５ｎｍ以上１１５ｎｍ以下であり、
   前記基板の凹部の側壁の傾きｔａｎθが２（但し、θは側壁面と凹部底面とのなす角）以上とされ、
   前記誘電体層は、厚さが１０ｎｍのＳｉＮから成り、
   前記保護層は、厚さが０．１ｍｍであり、
   前記基板の凹部の上部の幅と下部の幅との平均値を前記凹部の平均幅としたとき、前記側壁に設けられる前記金属膜の表面における凹部の平均幅が０．１０μｍ以上０．１５μｍ以下とされ、
   位相変調型である
   光記録媒体。

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