JP4525647B2 - 多層光記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は3層以上の記録層を備える多層光記録媒体に関する。
情報記録媒体としてCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の光記録媒体が広く利用されている。更に、近年、照射光として青色又は青紫色のレーザ光を用いることで、従来よりも大容量の情報を記録可能とした光記録媒体が注目されている。
又、光記録媒体は、データの追記や書き換えができないROM(Read Only Memory)型、データの書き換えができるRW(Rewritable)型、データを1回だけ追記できるR(Recordable)型に大別される。
R型の光記録媒体及びRW型の光記録媒体は、記録層にレーザ光が照射されて周囲のスペース部と反射率が異なる記録マークが形成されることでデータが記録される。一般的に光記録媒体は、記録層にレーザ光が照射されて記録マークの反射率とスペース部の反射率との差がフォトディテクタで検出されることでデータが再生される。
このような光記録媒体は複数の記録層を備えることで、それだけ記録容量を高めることが可能である。複数の記録層を備えるR型の光記録媒体又はRW型の光記録媒体にデータを記録する場合、記録用のレーザ光の焦点を記録対象の記録層に合うように調整することで記録対象の記録層に選択的にデータを記録することができる。又、再生用のレーザ光の焦点を再生対象の記録層に合うように調整することで、選択的に再生対象の記録層のデータを再生することができる。さらに、3層以上の記録層を有する多層記録媒体では、透過率と記録感度の観点からもっとも奥側の記録層であるためレーザ光の透過が必要にならないL層を除く各記録層における記録膜の、使用されるレーザ光における消衰係数は0.5以下であることが好ましい。
このような複数の記録層を備えるR型の光記録媒体及びRW型の光記録媒体は、各記録層の記録感度が実質的に同等であり、これによりそれぞれの記録層に情報を記録するときのレーザ光の最適記録パワーが実質的に同等であることが好ましい。
しかしながら、レーザ光の入射面に対して奥(遠い)側に配置された記録層にレーザ光が照射されるときには、該記録層よりもレーザ光の入射面側の記録層による吸収や反射があるため、該記録層に到達するレーザ光の光量はそれだけ減少することとなり、奥側の記録層ほど記録感度は悪くなる。従って、奥側に配置された記録層、特にレーザ光の入射面から最も遠い側に配置された記録層に対して情報を記録するためには、該記録層よりもレーザ光の入射面側の記録層に対して情報を記録するときに照射されるレーザ光の記録パワーよりも高い記録パワーのレーザ光を照射することが必要となってしまう。この問題は、複数の層、特に記録層の数が3層以上になると顕著になる。
本発明の目的は、大容量化のために光記録媒体を多層にした場合でも、各記録層の記録感度が実質的に同等であるようにすること、また、これにより各記録層に対するレーザ光の最適記録パワーが実質的に同等であるようにし、レーザ光の入射面に対して奥側に配置された記録層、特にレーザ光の入射面から最も遠い側に配置された記録層に情報を記録するときに必要なレーザ光の記録パワーが過大とならないようにすることにある。
本発明者は、鋭意研究の結果、3層以上の多層光記録媒体の全ての隣接する記録層において、レーザ光の入射面から遠い側の記録の記録の記録反応の温度が、レーザ光の入射面に近い側の記録層の記録膜の記録反応の温度以下となるようにそれぞれの記録層に用いられる記録材料を選択し、かつ、レーザ光の入射面から最も遠い側に配置された記録層の記録膜の記録反応の温度が、レーザ光の入射面に最も近い側に配置された記録層の記録膜の記録反応の温度よりも低くなるように、それぞれの記録層に用いられる記録膜材料を選択することにより、それぞれの記録層の記録感度を同等にし、これによりレーザ光の入射面に対して奥側に配置された記録層、特にレーザ光の入射面に最も遠い側に配置された記録層に情報を記録するときに必要な最適記録パワーが過大とならないようにできることを見出した。
また、全ての隣接する記録層において、レーザ光の入射面から遠い側の記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率が、レーザ光の入射面に近い側の記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率以上となるようにそれぞれの記録層の膜構造を形成し、かつ、レーザ光の入射面から最も遠い側に配置された記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率が、レーザ光の入射面に最も近い側に配置された記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率よりも高くなるようにそれぞれの記録層の膜構造を形成することにより、それぞれの記録層の記録感度を同等にし、これによりレーザ光の入射面に対して奥側に配置された記録層、特にレーザ光の入射面に最も遠い側に配置された記録層に情報を記録するときに必要な最適記録パワーが過大とならないようにできることを見出した。
即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。
(1)レーザ光の入射面から最も遠い側から、前記レーザ光の入射面に最も近い側に向かって、L層、L層、・・・、Ln−1層の3層以上の記録層及び各記録層間に厚さ5μm以上のスペーサ層を有し、それぞれの記録層にレーザ光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体であって、それぞれの記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、・・・、Tn−1が、T≦T≦・・・≦Tn―1かつT<Tn−1であることを特徴とする多層光記録媒体。
2)前記L層を除くそれぞれの記録層における記録膜の、前記レーザ光における消衰係数が0.5以下であることを特徴とする(1)に記載の多層光記録媒体。
3)それぞれの記録層に対するレーザ光の最適記録パワーP、P、・・・、Pn−1のうち、最大値と最小値の差が前記最大値の20%以内であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の多層光記録媒体。
なお、本出願において、「レーザ光の最適記録パワーが実質的に同等」とは、各記録層に対するレーザ光の最適記録パワーのうち、最大値と最小値の差が最大値の20%以内であることを意味し、各記録層に対するレーザ光の最適記録パワーが完全に一致する場合に限定されない。
本発明によれば、3層以上の記録層を備え、それぞれの記録層の記録感度が同等であり、これにより、それぞれの記録層に記録をする際の、レーザ光の最適記録パワーが実質的に同等である多層光記録媒体を実現することができる。
最良の形態に係る多層光記録媒体は、レーザ光の入射面から最も遠い側から、前記レーザ光の入射面に最も近い側に向かって、L層、L層、・・・、Ln−1層の3層以上の記録層を有し、それぞれの記録層にレーザ光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録され、それぞれの記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、・・・、Tn−1が、T≦T≦・・・≦Tn―1かつT<Tn−1である。
また、他の最良の形態に係る多層光記録媒体は、レーザ光の入射面から最も遠い側から、前記レーザ光の入射面に最も近い側に向かって、L層、L層、・・・、Ln−1層の3層以上の記録層を有し、それぞれの記録層にレーザ光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録され、それぞれの記録層の、非積層状態における、前記レーザ光に対する吸収率A、A、・・・、An−1が、A≧A≧・・・≧An―1かつA>An−1である。
次に、図1を参照して、本発明の実施例1に係る多層光記録媒体10について詳細に説明する。
この多層光記録媒体10は、外径が120mm、厚さが約1.2mmの円板形状で、基板22と、この基板22におけるレーザ光(図1において矢印で示される)の入射面18側(図1において上側)に設けられた第1の記録層(L層)12と、このL層12よりもレーザ光の入射面18側に設けられた第2の記録層(L層)14と、このL層14よりも更にレーザ光の入射面18側に設けられた第3の記録層(L層)16と、を有してなり、L層12と、L層14の間、及び、L層14とL層16の間にはスペーサ層26が設けられ、また、L層16のレーザ光の入射側には光透過層24が設けられている。
基板22は、厚さが約1.1mmで、その光透過層24側の面にはグルーブを構成する凹凸パターンが形成されている。尚、「グルーブ」という用語は一般的にはデータの記録/再生のために使用される凹部という意味で用いられるが、データの記録/再生のために使用される部位が光透過層24側に突出する凸部であっても本出願では便宜上「グルーブ」という用語を用いることとする。尚、基板22の材料としてはポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、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、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂やガラス等、あるいは基板をレーザ光が透過する必要がない場合は各種金属を用いることができる。
光透過層24は、厚さが例えば30〜150μmである。光透過層24の材料としては透光性を有するアクリル系紫外線硬化性樹脂、エポキシ系紫外線硬化性樹脂等のエネルギ線硬化性樹脂を用いることができる。ここで、「エネルギ線」という用語は、流動状態の特定の樹脂を硬化させる性質を有する、例えば紫外線、電子線等の電磁波、粒子線の総称という意義で用いることとする。尚、光透過層24を形成する方法としては、流動性を有する樹脂を基板上に塗布してからエネルギ線を照射して硬化させてもよく、予め作製した透光性のフィルムを基板上に貼り付けてもよい。
スペーサ層26は、厚さが例えば5〜90μm程度であり、両面が基板22と同様のグルーブの凹凸パターンとなっている。尚、スペーサ層26の材料としては光透過層24と同様に、透光性を有するアクリル系紫外線硬化性樹脂、エポキシ系紫外線硬化性樹脂等のエネルギ線硬化性樹脂を用いることができる。
層12は、基板22の凹凸パターンに倣って凹凸パターンで形成されている。又、L層14及びL層16も、スペーサ層26の凹凸パターンに倣って凹凸パターンで形成されている。
各記録層の構造を以下に述べる。
層12は記録膜材料として、Si及びCuを用い、Si層とCu層とを積層した構成とした。尚、Cu層が基板22側、Si層が光透過層24側である。
層12のSi層、Cu層の厚さはいずれも6nmとした。尚、積層したSi層とCu層の両側には、材料がZnSとSiO2の混合物(混合比(分子数)ZnS:SiO2=80:20)である誘電体層を設けた。各誘電体層の厚さは、40nmとした。又、基板22側の誘電体層と基板22との間には、材料がAgPdCu合金である反射層を設けた。反射層の厚さは100nmとした。
層14は記録膜材料としてBiO2.45を用いた。BiO2.45の層の厚さは、30nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ13nmとした。
層16は記録膜材料としてPtO1.8を用いた。PtO1.8層の厚さは40nmとした。各記録層の記録膜材料はL層:Si/Cu、L層:BiO2.45、L層:PtO1.8であり、これにより、各記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、Tをそれぞれ、T:150℃、T:300℃、T:590℃と設定した。
したがって、本実施例では、各記録層における記録膜の記録反応の温度、T、T、Tの関係はT<T<Tとなる。記録膜の記録反応温度は例えば、Siやガラスなどからなる耐熱基板に、記録膜材料(本実施例の場合は、Si/Cu、BiO2.45、PtO1.8)を含む構造を成膜し、加熱による温度上昇によって反射率あるいは透過率が変化する温度を測定することによって測定することができる。他にも、Differential Thermal Analysis(DTA)やDifferential Scanning Calorimetry(DSC)といった各種の熱分析法を用いることもできる.記録膜材料が酸化物である場合は、熱的脱離反応(Thermal Desorption Spectroscopy:TDS)によって測定することもできる。
本実施例における各層の最適記録パワーは、L層:8.4mW、L層:9.6mW、L層:10.0mWであった。
なお、本実施例においては、T<T<Tであるが、T<Tであればよく、T=T<TもしくはT<T=Tであってもよい。この場合、等号で結ばれた隣接する記録層に用いられる記録膜材料は同じであるが、次に述べる実施例2のように、異なる膜構造を形成することによって、多層状態での記録感度を同等にすることができる。
次に図2を参照して、本発明の実施例2に係る多層光記録媒体30について詳細に説明する。
この多層光記録媒体30は、実施例1に係る多層光記録媒体10に対し、L層32、L層34、L層36に加えて第4の記録層(L層)38の4層の記録層を備える構成である。他の構成については、実施例1と同一符号を用いることとして説明を適宜省略することとする。
層32、L層34、L層36及びL層38は、この順で基板22からレーザ光の入射面18の方向に並んで配置されている。L層32、L層34、L層36及びL層38の間には、それぞれスペーサ層26が設けられ、また、L層38のレーザ光の入射側には光透過層24が設けられている。
各記録層の構造を以下に述べる。L層32、L層34、L層36、L層38ともに、記録膜材料としてBiO2.45を用いた。
層32は、BiO2.45層の厚さは、45nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ7nmとした。
層34は、BiO2.45層の厚さは、34nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ16nmとした。
層36は、BiO2.45層の厚さは、24nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ22nmとした。
層38は、BiO2.45層の厚さは、20nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ25nmとした。
これにより、各記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率A、A、A、AをA:20.0%、A:15.6%、A:13.1%、A:11.0%と設定した。したがって、本実施例では、各記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率A、A、A、Aの関係は、A>A>A>Aとなる。この吸収率は、例えばエリプソメータや分光器などで測定することにより求めることができる。
本実施例における、最適記録パワーは、L層:9.8mW、L層:10.0mW、L層:9.6mW、L層:10.0mWであった。
なお、本実施例においては、A>A>A>Aであるが、A>Aであればよく、A=A>A>Aでも、A>A=A>Aでもよい。この場合、等号で結ばれた隣接する記録層の非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率は同じであるが、前記実施例1のように、異なる記録材料を選択することによって、多層状態での記録感度を同等にすることができる。
次に図3を参照して、本発明の実施例3に係る多層光記録媒体40について詳細に説明する。
この多層光記録媒体40は、実施例2に係る多層光記録媒体30と同様に、L層42、L層44、L層46及びL3層48の4層の記録層を備える構成である。他の構成については、実施例2と同一符号を用いることとして説明を適宜省略することとする。
層42、L層44、L層46及びL層48は、この順で基板22からレーザ光の入射面18の方向に並んで配置されている。L層42、L層44、L層46及びL層48の間には、それぞれスペーサ層26が設けられ、また、L48のレーザ光の入射側には光透過層24が設けられている。
各記録層の構造を以下に述べる。
層42は記録膜材料として、Si及びCuを用い、Si層とCu層とを積層した構成とした。尚、Cu層が基板22側、Si層が光透過層24側である。
層42のSi層、Cu層の厚さはいずれも6nmとした。尚、積層したSi層とCu層の両側には、材料がZnSとSiO2の混合物(混合比(分子数)ZnS:SiO2=80:20)である誘電体層を設けた。各誘電体層の厚さは、40nmとした。又、基板22側の誘電体層と基板22との間には、材料がAgPdCu合金である反射層を設けた。反射層の厚さは100nmとした。
層44及びL層46は記録膜材料として、BiO2.45を用いた。L層44は、BiO2.45層の厚さは22nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ24nmとした。
層46は、BiO2.45層の厚さは20nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ25nmとした。
層48は、記録膜材料としてPtO1.8を用いた。PtO1.8層の厚さは40nmとした。
各記録層の記録材料は、L層:Si/Cu、L層:BiO2.45、L層:BiO2.45、L層:PtO1.8であり、これにより、各記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、T、Tをそれぞれ、T:150℃、T:300℃、T:300℃、T:590℃と設定した。したがって、本実施例では、各記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、T、Tの関係は、T<T=T<Tとなる。
層とL層の膜構造の、非積層状態でのレーザ光の波長に対する吸収率A、A はA:12.0%、A:11.0%であり、A>Aとなる。
本実施例における最適記録パワーは、L層:10.2mW、L層:10.7mW、L層:11.2mW、L層:10.0mWであった。
〔比較例1〕
上記実施例1乃至3に対し、全ての記録層の記録膜の記録反応の温度、及び、全ての記録層の、非積層状態での記録波長のレーザ光に対する吸収率が同一である多層光記録媒体を作製した。
この多層光記録媒体は、L層、L層、L層、L層を備える構成である。記録膜材料としてBiO2.45を用いた。
各記録層は全て同じ構造とした。その構造を以下に述べる。
BiO2.45層の厚さは30nmとし、BiO2.45層の両側には、材料がTiO2である誘電体層を設けた。この誘電体層の厚さは、それぞれ13nmとした。
最適記録パワーはL層:15.8mW、L層13.6mW、L層:11.7mW、L層:10.0mWであった。
〔比較例2〕
上記実施例1に対し、記録層の積層の順番を逆にした多層光記録媒体を作製した。本比較例での、各記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、Tの関係は、T>T>Tとなる。本比較例における最適記録パワーは、L層:10.0mW、L層:4.3mWであった。L層は測定機の上限である16.0mWで記録しても十分な特性が得られなかったため、16mWより大きい値であると考えられる。
〔比較例3〕
上記実施例2に対し、記録層の積層の順番を逆にした多層光記録媒体を作製した本比較例での、各記録層の非積層状態における記録波長のレーザ光に対する吸収率A、A、A、Aの関係は、A となる。本比較例における最適記録パワーは、L層:15.0mW、L層:10.1mW、L層:5.5mWであった。L層は測定機の上限である16.0mWで記録しても十分な特性が得られなかったため、16mWより大きい値であると考えられる。
以上より、実施例1〜3の多層光記録媒体はいずれも、各記録層に対するレーザ光の最適記録パワーは実質的に同等であり、レーザ光の入射面に対して奥側に配置された記録層、特にレーザ光の入射面から最も遠い側に配置された記録層に情報を記録するときに必要なレーザ光の記録パワーが過大とならないようにすることができた。即ち、実施例1〜3の多層光記録媒体は、各記録層の記録感度が実質的に同等であるようにすることができた。
また、実施例3では、実施例1と実施例2を組み合わせた多層光記録媒体でも、各記録層の記録感度を実質的に同等とすることができた。
これに対し、比較例1〜3の多層光記録媒体はいずれも各記録層に対するレーザ光の最適記録パワーが実質的に同等でなく、レーザ光の入射面から最も遠い側に配置された記録層に対する最適記録パワーが過大である。即ち、比較例1〜3の多層光記録媒体は、各記録層の記録感度が著しく異なる。
以上のように、本発明によれば、3層以上の記録層を有し、それぞれの記録層の記録感度が実質的に同等であり、さらに、それぞれの記録層に記録をする際の、レーザ光の最適記録パワーが実質的に同等である多層光記録媒体を実現することができる。
なお、実施例1〜3において、多層光記録媒体10、30、40は片面のみに記録層を備える片面記録式であるが、本発明は両面に記録層を備える両面記録式の多層光記録媒体に対しても適用可能である。
また、実施例1〜3の多層光記録媒体10、30、40は、R型の光記録媒体であるが、本発明はRW型の光記録媒体に対しても適用可能である。
本発明の実施例1に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 本発明の実施例2に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 本発明の実施例3に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図
符号の説明
10、30、40…多層光記録媒体
12、32、42…第1の記録層(L層)
14、34、44…第2の記録層(L層)
16、36、46…第3の記録層(L層)
18…入射面
20…フォトディテクタ
22…基板
24…光透過層
26…スペーサ層
38、48…第4の記録層(L層)

Claims (3)

  1. レーザ光の入射面から最も遠い側から、前記レーザ光の入射面に最も近い側に向かって、L層、L層、・・・、Ln−1層の3層以上の記録層及び各記録層間に厚さ5μm以上のスペーサ層を有し、それぞれの記録層にレーザ光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体であって、
    それぞれの記録層における記録膜の記録反応の温度T、T、・・・、Tn−1が、T≦T≦・・・≦Tn―1かつT<Tn−1であることを特徴とする多層光記録媒体。
  2. 請求項1において、
    前記L層を除くそれぞれの記録層における記録膜の、前記レーザ光における消衰係数が0.5以下であることを特徴とする多層光記録媒体。
  3. 請求項1又は2において、
    それぞれの記録層に対するレーザ光の最適記録パワーP、P、・・・、Pn−1のうち、最大値と最小値の差が前記最大値の20%以内であることを特徴とする多層光記録媒体。
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