JP4333748B2

JP4333748B2 - 光記録媒体

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Publication number: JP4333748B2
Application number: JP2007018172A
Authority: JP
Inventors: 公一朗木島; 公博斉藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: JP2007109402A

Description

本発明は、記録層を２層以上有する光記録媒体に関する。

従来から、記録層を複数有し、これら複数の記録層に対してそれぞれ情報の記録及び／又は再生を行う構成の光記録媒体が知られている。図１０に示すように、このような構造の光記録媒体１０１は、基板１０２の一主面上に、第１の記録層１０３と、中間層１０４と、第２の記録層１０５と、カバー層１０６とがこの順に積層されている。この光記録媒体１０１においては、基板１０２の反対側、すなわちカバー層１０６側から記録光又は再生光として例えばレーザ光が入射することにより記録及び／又は再生が行われる。

図１０に示す光記録媒体１０１が相変化型の光記録媒体である場合には、第１の記録層１０３及び第２の記録層１０５は、記録光によって結晶状態とアモルファス状態とが可逆変化し、これら２つの状態を再生光の反射率の違いによって検出しうる相変化記録膜を有する。

また、第１の記録層１０３及び第２の記録層１０５においては、相変化記録膜に隣接してＡｌ系合金材料又はＡｇ系合金材料からなる金属材料膜が形成されている。この金属材料膜は、再生時に相変化記録膜に記録されている信号をエンハンスする機能、及び記録時に相変化記録膜を急冷させるヒートシンク機能を有するものである。

ところで、この光記録媒体１０１においては、レーザ光が入射する側に配される第２の記録層１０５は、第２の記録層１０５の記録再生時には充分な吸収又は反射が要求されるのと同時に、第１の記録層１０３の記録再生時には第１の記録層１０３の記録再生に充分な光量のレーザ光を透過させる必要がある。

上述したような相変化記録膜及びＡｌ系合金やＡｇ系合金からなる金属材料膜にはレーザ光に対する吸収が存在するため、特に第２の記録層１０５の透過率を高めることが重要な課題となっている。

第２の記録層１０５の透過率を高める手法の１つとして、第２の記録層１０５を構成する金属材料膜の膜厚を低減することが挙げられる。しかしながら、金属材料膜の膜厚を現在の膜厚よりも薄くすると、第２の記録層１０５の反射率が低下したり、ヒートシンクとしての熱容量が低下したりするおそれがある。したがって、金属材料膜の膜厚を薄くする手法を採用することは困難である。

また、第２の記録層１０５の透過率を高める他の手法として、第２の記録層１０５を構成する相変化記録膜等の記録膜の膜厚を低減することが挙げられる。しかしながら、記録膜の膜厚を薄くすることは記録膜中の結晶核の個数を減少することになるので、記録時の転送レートの低下を招くおそれがある。

そこで本発明はこのような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、２層以上の記録層を有する光記録媒体において、記録光又は再生光が入射する側に配された第２の記録層の膜厚を薄くすることなく、第１の記録層の記録再生を行うための記録光又は再生光を高い透過率にて透過させることが可能な光記録媒体を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る光記録媒体は、基板と、第１の記録層と、中間層と、第２の記録層と、カバー層とをこの順に有し、カバー層の側から記録光または再生光が入射する光記録媒体であって、中間層と第２の記録層との間に、中間層の屈折率よりも低い屈折率を示す第１の誘電体層と、当該第１の誘電体層の屈折率より高い屈折率を示す第２の誘電体層との積層構造を有し、第２の誘電体層が前記第２の記録層側に配されており、かつ、中間層と前記第１の誘電体層とが隣り合い、前記第１の誘電体層はＳｉＮであり、前記第２の誘電体層はＮｂ _２Ｏ _５であることを特徴とする。

以上のように構成された光記録媒体では、記録光又は再生光が入射する側に配された第２の記録層と中間層との間に、中間層の屈折率よりも低い屈折率を示す第１の誘電体層と、第１の誘電体層の屈折率より高い屈折率を示す第２の誘電体層の積層構造を有するので、記録光または再生光の入射角が大きくなるにつれて第２の記録層を透過する光の透過率を高めることができる。すなわち、入射角０°で入射する光の透過率を維持しつつ、第２の記録層に対して光の透過率を高めることができる。従って、第１の記録層に対して記録又は再生を行うための記録光又は再生光の第２の記録層での透過率を高めるにあたって、第２の記録層の膜厚を薄くする必要がない。

本発明に係る光記録媒体は、第２の記録層の膜厚を薄くすることなく、第１の記録層の記録再生を行うための記録光又は再生光が第２の記録層を高い透過率にて透過するので、第１の記録層に対して記録又は再生を行うための記録光又は再生光の光量を多くすることが可能となる。したがって、本発明によれば、第２の記録層の記録再生特性を損なうことなく、第１の記録層の記録再生特性の向上を実現した光記録媒体を提供することが可能である。

以下、本発明を適用した光記録媒体について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明を適用した光記録媒体１は、基板２の一主面上に、第１の記録層３と、中間層４と、第２の記録層５と、カバー層６とがこの順に積層されている。この光記録媒体１においては、基板２の反対側、すなわちカバー層６側から記録光又は再生光として例えばレーザ光が入射することにより記録及び／又は再生が行われる。

基板２としては通常の光記録媒体に用いられる従来公知の材料を使用可能であり、例えばポリカーボネート、アクリル等のプラスチック類やガラス等が好適である。

図１に示す光記録媒体１が相変化型の光記録媒体である場合には、第１の記録層３及び第２の記録層５は、基板２側から順に、金属材料膜と、誘電体膜と、記録膜として相変化記録膜と、誘電体膜とをこの順に有する。

このうち相変化記録膜は、記録光によって結晶状態とアモルファス状態とが可逆変化し、これら２つの状態を再生光の反射率の違いによって検出しうる相変化記録材料を含有する。具体的な相変化記録材料としてはカルコゲン化合物のＧｅＳｂＴｅの他に、Ｔｅ、Ｓｅ、ＧｅＴｅ、ＩｎＳｂＴｅ、ＩｎＳｅＴｅＡｇ、ＩｎＳｅ、ＩｎＳｅＴｌＣｏ、ＩｎＳｂＳｅ、Ｂｉ_２Ｔｅ_３、ＢｉＳｅ、Ｓｂ_２Ｓｅ_３、Ｓｂ_２Ｔｅ_３等を用いることができる。

また、金属材料膜は、Ａｌ系合金材料、Ａｇ系合金材料等の金属材料等からなり、再生時に相変化記録膜に記録されている信号をエンハンスする機能、及び記録時に相変化記録膜を急冷させるヒートシンク機能を有するものである。

また、第１の記録層３及び第２の記録層５がそれぞれ有する一対の誘電体膜は、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ_２等の透明な誘電体材料等からなる。

中間層４は、記録再生光学系のレンズ開口数ＮＡよりも高い屈折率を有する材料であることが好ましく、例えばＮｂ_２Ｏ_５等から構成される。

カバー層６としては、例えばＳｉＮとＳｉＯ_２とＳｉＮとの積層構造が挙げられるが、この他にも公知の材料を使用可能である。

そしてこの光記録媒体１においては、中間層４と第２の記録層５との間に、光の入射角度が大きくなるにつれて第２の記録層５を透過する光の透過率を高める誘電体層７が介在している。図１に示す光記録媒体１では、誘電体層７は、中間層４の屈折率ｎｉよりも低い屈折率ｎ１を有する第１の誘電体層８と、第１の誘電体層８の屈折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ２を有する第２の誘電体層９との積層構造とされ、このうち第２の誘電体層９が第２の記録層５側に配される。

図１に示すように、第２の記録層５に集光されたレーザ光Ａは、その集光スポットにおいて焦点を形成することから、焦点深度内においては殆ど入射角がない状態となっている。すなわち、第２の記録層５にレーザ光Ａの焦点位置がある場合には、第２の記録層５付近のレーザ光Ａの殆どは、第２の記録層５に対して垂直な入射角成分から構成される。これに対して、第１の記録層３にレーザ光Ｂの焦点位置がある場合、第２の記録層５に対して大きな入射角成分を有するレーザ光Ｂが存在する。

本発明では、中間層４と第２の記録層５との間に誘電体層７を追加することによって、レーザ光の入射面に近い第２の記録層５に対して垂直に入射するレーザ光の透過率には殆ど影響を与えることなく、比較的大きな入射角を有して入射するレーザ光の透過率を高める。言い換えると、本発明によれば第２の記録層５の記録又は再生時における信号強度を減少させることなく、第１の記録層３の信号強度が高められる。したがって、第２の記録層５中の記録材料層や金属材料層等の膜厚を薄くすることなく、第１の記録層３の記録再生時のレーザ光に対する第２の記録層５の透過率を高めて第１の記録層３に到達するレーザ光の光量の増加を図ることができる。また、第１の記録層３に到達するレーザ光の光量を相対的に増大させられるため、従来に比較して第１の記録層３の記録時におけるレーザ光の記録パワーの低減を実現できる。

上述した誘電体層７を構成する第１の誘電体層８及び第２の誘電体層９のそれぞれの膜厚は、０より大きい膜厚、すなわち少なくとも連続膜が形成できる程度の膜厚を有していれば良い。ただし、これら誘電体層による干渉を抑え、誘電体層を透過する光量分布に影響を与えないためには、第１の誘電体層８及び第２の誘電体層９のそれぞれの膜厚は１００ｎｍ以下であることが好ましい。

これら誘電体層７を形成する方法は特に問わないが、例えばスパッタリング法等が用いられる。

なお、本発明は上述の記載に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上述の説明では、レーザ光が入射される面側に配される記録層と中間層との間に配される誘電体層として、第１の誘電体層と第２の誘電体層の２層からなる構造を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。レーザ光が入射される面側に配される記録層と中間層との間には、先に述べたような中間層の屈折率ｎｉよりも低い屈折率ｎ１を有する第１の誘電体層と屈折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ２を有する第２の誘電体層との２層を少なくとも有し、第２の誘電体層が第２の記録層側に配されるのであれば、さらに他の層を含んでいてもかまわない。

また、本発明を適用した光記録媒体は、上述の２層の記録層を有する例に限らず、３層以上の記録層を有していてもかまわない。また、光記録媒体が記録層を３層以上有する場合には、少なくとも１つの記録層と中間層との間に、上述のような誘電体層を有していればよい。

また、上述の説明では相変化型の光記録媒体を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、光磁気記録媒体等の書き換え型光記録媒体、追記型光記録媒体、再生専用光記録媒体等のいずれであってもよい。例えば光磁気記録媒体の場合、第１の記録層及び第２の記録層は、上述した反射膜と、この上に順次形成された例えばＳｉＮからなる誘電体層と、例えばＧｄＦｅＣｏ層による第１の磁性層及び例えばＴｂＦｅＣｏ層による第２の磁性層よりなる信号記録層と、その上に形成される例えばＳｉＯ_２層とＳｉＮ層とによる光透過性誘電体層を有する構成とすることができる。

さらに、光記録媒体の形状についても、ディスク状、テープ状等、公知の様々な形状を取りうることは勿論である。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、図２〜図９を参照しながら説明する。先ず、実施例として、以下の表１に示す構造の相変化型の光記録媒体を作製した。また、比較例として、以下の表２に示す構造の相変化型の光記録媒体を作製した。比較例の光記録媒体は、中間層と第２の記録層との間に誘電体層が形成されていない点で実施例の光記録媒体と異なる。実施例及び比較例を構成する各層は、スパッタリング法によって形成したものである。

また、これら光記録媒体の記録再生時の、対物レンズと光記録媒体との間の空気層の厚さを５０ｎｍと設定している。また、記録再生光学系の対物レンズとしては屈折率が１．８３である対物レンズを用いた。また、表１及び表２中、相変化記録膜中の相変化記録材料をＰＣ（Phase Change）と略記した。なお、ここで用いた相変化記録材料は、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５系相変化材料である。

これらの光記録媒体のアモルファス状態及び結晶状態のそれぞれに対して、青色レーザ光（波長４０５ｎｍ）を用い、記録再生光学系のレンズ開口数ＮＡが１．５のいわゆるニアフィールド記録によって記録及び再生を行った。このときの、実施例の第２の記録層の透過率の入射角依存性の結果を図２及び図３に示す。また、比較例の第２の記録層の透過率の入射角依存性の結果を図４及び図５に示す。なお、図２〜図５中、Ｐ偏光の透過率を○で表し、Ｓ偏光の透過率を×で表した。また、図２〜図５の縦軸は第２の記録層の透過率を表し、横軸はレンズ開口数ＮＡを表す。

図２は、実施例の第２の記録層がアモルファス状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す図である。また、図３は、実施例の第２の記録層が結晶状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す図である。図４は、比較例の第２の記録層がアモルファス状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す図である。また、図５は、比較例の第２の記録層が結晶状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す図である。

図２〜図５から明らかなように、入射角が０°、すなわち基板に垂直な入射角をもって入射するレーザ光については、実施例と比較例とで第２の記録層の透過率は変わらない。これに対して、入射角が大きくなるにつれて、実施例の第２の記録層の透過率は、比較例の第２の記録層の透過率に比べて高い結果を示している。なお、アモルファス状態及び結晶状態のいずれであっても、また、Ｓ偏光及びＰ偏光のいずれであっても同様の結果が得られた。

したがって、中間層と第２の記録層との間に表１に示すような誘電体層を配することで、第１の記録層に対して記録再生を行うための入射角が大きい成分のレーザ光の、第２の記録層の透過率が高められることがわかる。

また、上述の実施例及び比較例について、再生信号の周波数特性（ＭＴＦ:Modulation Transfer Function）のシミュレーション結果を図６〜図９に示す。図６は、実施例の第２の記録層の結果である。図７は、実施例の第１の記録層の結果である。図８は、比較例の第２の記録層の結果である。図９は、比較例の第１の記録層の結果である。図６〜図９中、縦軸は変調度を表し、横軸はマーク長の逆数を表す。また、図６〜図９中、ｇａｐとは空気層の厚さのことである。

図７と図９とを比較すると明らかなように、比較例の第１の記録層の再生信号強度に比べて実施例の第１の記録層の再生信号強度が高められていることがわかる。なお、図６に示す実施例の第２の記録層の再生信号強度が図８に示す比較例の第２の記録層の再生信号強度に比べて若干低い値を示したが、この原因は、使用したＭＴＦシミュレーションツールがビームウエストに対応していないためであると考えられる。

以上の図２〜図９から、中間層とレーザ光の入射面側に位置する第２の記録層との間に、中間層の屈折率ｎｉよりも低い屈折率ｎ１を有する第１の誘電体層と第１の誘電体層の屈折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ２を有する第２の誘電体層との積層構造からなる誘電体層を配し、これら誘電体層の厚さ及び屈折率を最適化することによって、第２の記録層の記録再生特性に殆ど影響を与えることなく、第１の記録層の記録再生特性を改善可能であるとわかった。

なお、本発明は上述した実施例に限定されない。すなわち、上述の実施例では第２の記録層に対して垂直に入射するレーザ光の透過率を全く変化させない構成の光記録媒体を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば本発明は、誘電体層を追加することにより第２の記録層に対して垂直に入射するレーザ光の透過率を調整して第２の記録層の信号強度を調整することに加えて、第２の記録層に対して大きい入射角を有して入射するレーザ光の透過率を高めることにより、第１の記録層の信号強度を高めることも可能である。

また、上述の説明では、中間層の屈折率ｎｉと第２の誘電体層の屈折率ｎ２とが等しい光記録媒体を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、中間層の屈折率ｎｉと第１の誘電体層の屈折率ｎ１と第２の誘電体層の屈折率ｎ２とが、ｎｉ＞ｎ１であり、且つ、ｎ２＞ｎ１で表される関係を満足していれば、本発明の効果を得ることが可能である。

また、上述の説明では、記録再生光学系のレンズ開口数ＮＡが１以上である、いわゆるニアフィールド記録に本発明の光記録媒体を適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明の光記録媒体は、記録再生光学系のレンズ開口数ＮＡが１未満であるような通常の記録再生光学系と組み合わされて使用されることも勿論可能である。

本発明を適用した光記録媒体において、第１の記録層又は第２の記録層に集光スポットが位置する場合の要部断面図である。実施例の第２の記録層がアモルファス状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す特性図である。実施例の第２の記録層が結晶状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す特性図である。比較例の第２の記録層がアモルファス状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す特性図である。比較例の第２の記録層が結晶状態の場合における、透過率の入射角依存性を示す特性図である。実施例の第２の記録層についての、再生信号の周波数特性のシミュレーション結果を示す特性図である。実施例の第１の記録層についての、再生信号の周波数特性のシミュレーション結果を示す特性図である。比較例の第２の記録層についての、再生信号の周波数特性のシミュレーション結果を示す特性図である。比較例の第１の記録層についての、再生信号の周波数特性のシミュレーション結果を示す特性図である。従来の光記録媒体の要部断面図である。

符号の説明

１・・光記録媒体、２・・基板、３・・第１の記録層、４・・中間層、５・・第２の記録層、６・・カバー層、７・・誘電体層、８・・第１の誘電体層、９・・第２の誘電体層

Claims

基板と、第１の記録層と、中間層と、第２の記録層と、カバー層とをこの順に有し、
前記カバー層の側から記録光または再生光が入射する光記録媒体であって、
前記中間層と前記第２の記録層との間に、前記中間層の屈折率よりも低い屈折率を示す第１の誘電体層と、当該第１の誘電体層の屈折率より高い屈折率を示す第２の誘電体層との積層構造を有し、
前記第２の誘電体層が前記第２の記録層側に配されており、かつ、前記中間層と前記第１の誘電体層とが隣り合い、
前記第１の誘電体層はＳｉＮであり、前記第２の誘電体層はＮｂ _２Ｏ _５である
ことを特徴とする光記録媒体。
前記記録光または再生光は青色レーザ光である
ことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
前記第２の記録層は、金属材料層と、信号記録層と、当該信号記録層の両側に配された誘電体層とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
前記第１の記録層は、金属材料層と、信号記録層と、当該信号記録層の両側に配された誘電体層とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
前記信号記録層は、相変化記録材料を含有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光記録媒体。