JP5485091B2 - 光記録媒体 - Google Patents
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Description
この大容量光ディスクでは、記録再生用光波長を405nm程度、記録再生用光学系の集光レンズの開口数NAを0.85程度として、約25GBの記録容量を実現している。
従来の追記型光ディスクの記録層材料としては、有機色素材料が知られている。
しかしながら、有機色素材料を用いると、充分な生産性が得られないことや、記録信号の長期安定保存性の問題がある。
また、波長405nm程度の記録再生用光に対して使用できる、適切な有機色素が見当たらない、という問題もある。
例えば、昇温により高速で結晶化して光学変化を生じさせるTe−O等を含む記録層を有する光記録媒体が提案されている(特許文献1を参照)。
そして、例えば、記録層に隣接して誘電体層を設けて、この誘電体層の厚さを選定することによって、反射率を制御することができる。
さらに、記録層が記録用の光の入射側とは反対側から数えてn番目(nは2以上の自然数)の記録層である場合、そのPdの含有量が、n−1番目の記録層におけるPdの含有量より小さい。
従って、反射率を揃えることによって一部の記録層(特に光の入射側とは反対側に近い記録層)の記録感度が低下する分を補償することが可能になる。
また、記録層のPdの含有量を変えることにより、記録層の透過率を変えることができる。
これにより、各記録層の透過率、記録感度を制御すると共に、良好な記録特性を実現することが可能になる。
従って、本発明により、記録特性が良好な、多層の記録層から成る光記録媒体を実現することが可能になる。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.第3の実施の形態
4.実験例
本発明の光記録媒体の第1の実施の形態の概略構成図(断面図)を、図1に示す。
この光記録媒体10は、基板11上に、3層の記録層121(L0),122(L1),123(L2)が形成されている。なお、多層記録媒体においては通常、基板に最も近い記録層をL0、次いでL1、L2、・・・とするので、便宜上併記して示す。
また、各記録層121,122,123の間には、光透過性材料より成る中間層141,142が形成されている。
さらに、最上層の記録層123の上には、光透過性材料より成る保護層13が形成されている。
上述した大容量光ディスクの構成とする場合には、記録用光の入射側は、保護層13の側とされる。
なお、本発明は、上述した大容量光ディスクの構成に限定されるものではなく、光記録媒体の形状や寸法(大きさ、厚さ等)、基板や保護層の厚さ等は、用途に応じて適宜選定することが可能である。
基板11は、例えば、射出成形等により、マスタリング原盤からトラッキング用のウォブリンググルーブの凹凸形状を転写することによって、形成することができる。
なお、本発明の光記録媒体において、グルーブ形状は必須ではなく、トラッキングが可能であり、且つ記録トラック間のクロストークが適切に抑制される構造であればよい。
また、記録トラックは光入射側から見てグルーブ上又はランド上とすることができ、記録方式を問わない。
即ち、これら記録層121,122,123には、ZnOやAl2O3といった安定した酸化物に加えて、PdO又はPdO2が含まれる。
そして、例えば中心波長405nm近傍のレーザ等の光を照射したときに、PdOはPdとO2に、PdO2はPdOとO2に分解し、O2の発生によって構造的に膨れを生じる。これにより、周囲と反射率の異なる記録マークが形成される。
中間層141,142は、記録特性に影響を及ぼさない十分な光透過性があればよく、その厚さは層間クロストークを所定値以下に抑えられる範囲であればよい。
このハードコートには、機械的強度を向上させるためにシリカゲルの微粉末を混入したものや、溶剤タイプ、無溶剤タイプ等の紫外線硬化樹脂を用いることができる。
機械的強度を有し、撥水性や撥油性を持たせるには、ハードコートの厚さを1μmから数μm程度とすることが好ましい。
本実施の形態では、記録層121,122,123の下層及び上層にそれぞれ、保護膜としての機能を有する材料より成る、厚さ数nm〜数十nm程度の光透過性の誘電体層151,161,152,162,153,163を形成している。
この誘電体層151,161,152,162,153,163の材料としては、In−O、Zn−O、Al−O、Sn−O、Ga−O、Si−O、Ti−O、V−O、Cr−O、Nb−O、Zr−O、Hf−O、Ta−O、Bi−O等の酸化物が挙げられる。また、SiN、AlN等の窒化物、SiC等の炭化物も利用可能である。これらの材料を用いることにより、記録層121,122,123の耐久性を高めることができる。
誘電体層151,161,152,162,153,163は、上述した酸化物や窒化物、炭化物をターゲット材料に用いて、スパッタ法等により成膜することができる。
それぞれの誘電体層151,161,152,162,153,163の材料や厚さは、必要とされる特性に応じて、適宜選定する。なお、3層の記録層121,122,123のそれぞれについて、下層及び上層の誘電体層の材料や厚さが他の記録層と異なっていても構わない。
また、特に、記録層121,122,123の上層(記録光の入射側、保護層13側)の誘電体層161,162,163は、主に記録層の反射率に寄与する。そのため、上層の誘電体層161,162,163の材料や厚さによって、各記録層の反射率を制御することができる。例えば、上層の誘電体層161,162,163の材料にIn−Oを用いて、上層の誘電体層161,162,163の膜厚を変えることにより、各記録層の反射率を変えることができ、上層の誘電体層の膜厚が厚いほど記録層の反射率が低くなる。
L0層121:L0層の反射率×(L1層の透過率)2×(L2層の透過率)2
L1層122:L1層の反射率×(L2層の透過率)2
L2層123:L2層の反射率
従って、これらの反射率がそれぞれ同じ値になるように、それぞれの層の反射率と透過率を設計すれば、光入射側から見た3層の記録層の反射率を揃えることができる。
即ち、L1の記録層122のPdの含有量はL0の記録層121のPdの含有量より小さく、L2の記録層123のPdの含有量はL1の記録層122のPdの含有量より小さい、構成とする。
このようにPdの含有量を変えることにより、透過率を大きく変えることができる。このとき、反射率はそれほど大きくは変わらず、吸収が大きく変わる。
つまり、Pdの含有量を増やせば、透過率が下がり、吸収は増大する。Pdの含有量を減らせば透過率が上がり、吸収は減少する。一般的に、記録感度はこの吸収と関係があり、吸収が高い方が記録感度は良くなる。
これに対して、このL0の記録層121のPd含有量を増やせば、吸収が上がり、記録感度も改善される。また、L2の記録層123の透過率を上げれば、この記録層123の記録感度は落ちるが、下層の記録層121,122にはより多くの光が入るため、これら下層の記録層121,122の記録感度改善にも効果があると考えられる。
これにより、各記録層121,122,123の最適記録パワーの差を埋めて、各記録層121,122,123の最適記録パワーを近い値とすることが可能になる。
これにより、基板11側から記録用光の入射側に向かうにつれて、Pdの含有量が小さくなるので、光の吸収が減少し、透過率が高くなる。これにより、Pdの含有量が小さい(少ない)層の記録感度は減少するが、その分、入射側と反対側の記録層の記録感度が増大する。
従って、反射率を揃えることによって一部の記録層(特に、光の入射側とは反対側に近いL0の記録層121)の記録感度が低下する分を補償することが可能になる。
また、記録層のPdの含有量を変えることにより、記録層の透過率を変えることができる。
従って、記録特性が良好な、3層の記録層から成る光記録媒体10を実現することが可能になる。
本発明の光記録媒体の第2の実施の形態の概略構成図(断面図)を、図3に示す。
この光記録媒体20は、基板21上に、3層の記録層221(L0),222(L1),223(L2),224(L3)が形成されている。
また、各記録層221,222,223,224の間には、光透過性材料より成る中間層241,242,243が形成されている。
さらに、最上層の記録層224の上には、光透過性材料より成る保護層23が形成されている。
上述した大容量光ディスクの構成とする場合には、記録用光の入射側は、保護層23の側とされる。
即ち、基板21の材料としては、例えばポリカーボネート樹脂等を用いることができる。
記録層221,222,223,224は、Pd,O,M(MはZn,Al,In,Snの中の1つ或いは複数の元素)が含まれ、且つ、OはMを完全酸化させたときの化学量論組成よりも多く含まれている構成とする。
中間層241,242,243の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂等の、光硬化性、又は熱硬化性の樹脂等を用いることができる。
保護層23には、熱硬化性又は光硬化性の樹脂材料が利用可能である。
また、図示しないが、保護層23の表面にハードコートを設けてもよい。このハードコートには、機械的強度を向上させるためにシリカゲルの微粉末を混入したものや、溶剤タイプ、無溶剤タイプ等の紫外線硬化樹脂を用いることができる。
この誘電体層の材料としては、In−O、Zn−O、Al−O、Sn−O、Ga−O、Si−O、Ti−O、V−O、Cr−O、Nb−O、Zr−O、Hf−O、Ta−O、Bi−O等の酸化物が挙げられる。また、SiN、AlN等の窒化物、SiC等の炭化物も利用可能である。
そして、記録層221,222,223,224の下層の誘電体層の材料や厚さによって、記録パワーのマージン等の特性を制御することができる。
また、記録層221,222,223,224の上層の誘電体層の材料や厚さによって、各記録層の反射率を制御することができる。例えば、上層の誘電体層の材料にIn−Oを用いて、上層の誘電体層の膜厚を変えることにより、各記録層の反射率を変えることができ、上層の誘電体層の膜厚が厚いほど記録層の反射率が低くなる。
即ち、記録層222のPdの含有量は記録層221のPdの含有量より小さく、記録層223のPdの含有量は記録層222のPdの含有量より小さく、記録層224のPdの含有量は記録層223のPdの含有量より小さい、構成とする。
このようにPdの含有量を変えることにより、第1の実施の形態の光記録媒体10と同様に、透過率を大きく変えることができ、反射率はそれほど大きくは変わらず、吸収が大きく変わる。
これに対して、このL0の記録層221のPd含有量を増やせば、吸収が上がり、記録感度も改善される。また、L3の記録層224の透過率を上げれば、この記録層224の記録感度は落ちるが、下層の記録層221,222,223にはより多くの光が入るため、これら下層の記録層221,222,223の記録感度改善にも効果があると考えられる。
これにより、各記録層221,222,223,224の最適記録パワーの差を埋めて、各記録層221,222,223,224の最適記録パワーを近い値とすることが可能になる。
これにより、基板21側から記録用光の入射側に向かうにつれて、Pdの含有量が小さくなるので、光の吸収が減少し、透過率が高くなる。これにより、Pdの含有量が小さい(少ない)層の記録感度は減少するが、その分、入射側と反対側の記録層の記録感度が増大する。
従って、反射率を揃えることによって一部の記録層(特に、光の入射側とは反対側に近いL0の記録層221)の記録感度が低下する分を補償することが可能になる。
また、記録層のPdの含有量を変えることにより、記録層の透過率を変えることができる。
従って、記録特性が良好な、4層の記録層から成る光記録媒体20を実現することが可能になる。
本発明の光記録媒体の第3の実施の形態の概略構成図(断面図)を、図4に示す。
この光記録媒体30は、記録層をn層(nは5以上の任意の自然数)とする場合の光記録媒体30の構成を示す。
本実施の形態の光記録媒体30では、基板31上に、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様に、ウォブリンググルーブとしての凹凸が形成されている。そして、この凹凸形成面の上に、基板31側から順に記録層321(L0),322(L1),323(L2),324(L3),・・・,32n(Ln)が、中間層341,342,343,・・・,34nを介して形成されている。最上層の記録層32n(Ln)の上には、保護層33が形成されている。
このようにPdの含有量を変えることにより、第1の実施の形態の光記録媒体10と同様に、透過率を大きく変えることができ、反射率はそれほど大きくは変わらず、吸収が大きく変わる。
例えば、k番目(kは2以上の自然数)の記録層に設けられた上層の誘電体層の厚さが、k−1番目の記録層に設けられた上層の誘電体層の厚さよりも厚くして、記録層の上層の誘電体層の膜厚を基板31側から光入射側へ厚くしていく。このように構成すると、光入射側から見たn層の記録層(321〜32n)の反射率を揃えることが可能になる。このとき、基板31側に近い記録層(L0の記録層321等)の記録感度が低くなる。
これに対して、この基板31側に近い記録層のPd含有量を増やせば、吸収が上がり、記録感度も改善される。また、光入射側の記録層(Lnの記録層32n等)の透過率を上げれば、この記録層の記録感度は落ちるが、下層の記録層にはより多くの光が入るため、これら下層の記録層の記録感度改善にも効果があると考えられる。
これにより、各記録層(321〜32n)の最適記録パワーの差を埋めて、各記録層(321〜32n)の最適記録パワーを近い値とすることが可能になる。
これにより、基板31側から記録用光の入射側に向かうにつれて、Pdの含有量が小さくなるので、光の吸収が減少し、透過率が高くなる。これにより、Pdの含有量が小さい(少ない)層の記録感度は減少するが、その分、入射側と反対側の記録層の記録感度が増大する。
従って、反射率を揃えることによって一部の記録層(特に、光の入射側とは反対側に近いL0の記録層321等)の記録感度が低下する分を補償することが可能になる。
また、記録層のPdの含有量を変えることにより、記録層の透過率を変えることができる。
従って、記録特性が良好な、n層の記録層から成る光記録媒体30を実現することが可能になる。
また、上述の各実施の形態では、前述した大容量光ディスクの構成と同様に、基板とは反対の側から記録用の光を入射させる構成としていた。本発明は、基板側から記録用の光を入射させる構成も含むものである。この構成とする場合、基板を記録用の光が充分に透過する構成として、各記録層のPdの含有量の大小は、上述した実施の形態とは逆に、基板側の記録層のPdの含有量を小さくする。
本発明では、他の構成の記録層をさらに有する光記録媒体も含む。
例えば、Pdを含まない他の材料による記録層や、凹凸と反射膜のみによる再生専用の記録層等を、さらに設けても構わない。他の構成の記録層を設ける場所は、特に限定されないが、Pdを含む複数層の記録層よりも基板側に配置すると、光記録媒体の各記録層の透過率や反射率を設計しやすい。
ここで、第1の実施の形態の光記録媒体10と、記録層の構成が異なる比較例の光記録媒体とを、実際に作製して、記録層の透過率や反射率、記録パワー感度を測定した。
比較例として、第1の実施の形態の光記録媒体10とは記録層の構成が異なり、各記録層121,122,123が同じ構成である光記録媒体を作製した。
基板11として、外径120mm、厚さ1.1mmの円盤形状のポリカーボネート樹脂を使用した。
3層の記録層121,122,123を、膜厚40nmのZn−In−O−Pd膜(Zn:In=5:5,(Zn+In):Pd=8:2)とした。
また、記録層の下層の誘電体層151,152,153を、膜厚10nmのIn2O3膜により形成した。
また、記録層の上層の誘電体層161,162,163を、In2O3膜により形成し、それぞれの膜厚x(nm)を異ならせた。具体的には、L0の記録層121の上層の誘電体層161の膜厚を5nmとし、L1の記録層122の上層の誘電体層162の膜厚を20nmとし、L2の記録層123の上層の誘電体層163の膜厚を35nmとした。
中間層141,142として、アクリル系の紫外線硬化性樹脂を使用した。
最上層の記録層123の上に、アクリル系の紫外線硬化性樹脂によって、保護層13を形成した。
各記録層及びその上下の誘電体層は、スパッタ法で形成した。また、中間層及び保護層は、スピンコート法で形成した。
その他は第1の実施の形態の光記録媒体10と同様にして、比較例の光記録媒体を作製した。
各記録層121,122,123の透過率は、上層の誘電体層161,162,163の厚さによらず、ほぼ55%で一定であった。
また、反射率は、L0の記録層121が10%、L1の記録層122が5.5%、L2の記録層123が3%であり、光入射側から見たトータルの反射率は3層の記録層121,122,123でほぼ3%に揃えることができた。
L0の記録層121:最適記録パワー 20.1mW
L1の記録層122:最適記録パワー 10.9mW
L2の記録層123:最適記録パワー 6.0mW
実施例として、図1及び図2に示した、第1の実施の形態の光記録媒体10を作製した。
基板11として、厚さ1.1mmの円盤形状のポリカーボネート樹脂を使用した。
3層の記録層121,122,123を、膜厚40nmのZn−In−O−Pd膜として、3層の記録層121,122,123の組成、特にPdの含有量を異ならせた。具体的には、以下の組成とした。
L0の記録層121 Zn:In=5:5,(Zn+In):Pd=5:5
L1の記録層122 Zn:In=5:5,(Zn+In):Pd=8:2
L2の記録層123 Zn:In=5:5,(Zn+In):Pd=9:1
また、記録層の上層の誘電体層161,162,163を、In2O3膜により形成し、それぞれの膜厚x(nm)を異ならせた。具体的には、L0の記録層121の上層の誘電体層161の膜厚を5nmとし、L1の記録層122の上層の誘電体層162の膜厚を20nmとし、L2の記録層123の上層の誘電体層163の膜厚を35nmとした。
中間層141,142として、アクリル系の紫外線硬化性樹脂を使用した。
最上層の記録層123の上に、アクリル系の紫外線硬化性樹脂によって、保護層13を形成した。
各記録層及びその上下の誘電体層は、スパッタ法で形成した。また、中間層及び保護層は、スピンコート法で形成した。
このようにして、実施例の光記録媒体10を作製した。
L0の記録層121:透過率32%、反射率3%、最適記録パワー10.9mW
L1の記録層122:透過率55%、反射率3%、最適記録パワー8.0mW
L2の記録層123:透過率75%、反射率3%、最適記録パワー9.0mW
Claims (4)
- 基板と、
Pd,O,M(MはZn,Al,In,Snの中の1つ或いは複数の元素)が含まれ、且つ、OはMを完全酸化させたとき(ZnO,Al2O3,In2O3,SnO2)の化学量論組成よりも多く含まれた、2層以上の記録層とを有し、
2層以上の前記記録層のうち、記録用の光の入射側とは反対側から数えて、n番目(nは2以上の自然数)の記録層のPdの含有量が、n−1番目の記録層におけるPdの含有量より小さい
光記録媒体。 - 前記記録層に隣接して、In,Zn,Al,Sn,Ga,Si,Ti,V,Cr,Nb,Zr,Hf,Ta,Biの少なくともいずれかの酸化物、又は、SiN,AlN,SiCのいずれかの材料より成る誘電体層が設けられている請求項1に記載の光記録媒体。
- 前記誘電体層が前記記録層の少なくとも前記記録用の光の入射側に設けられ、前記記録層の前記記録用の光の入射側に設けられた誘電体層は、前記n番目の記録層に設けられた誘電体層の厚さが、前記n−1番目の記録層に設けられた誘電体層の厚さより厚い、請求項2に記載の光記録媒体。
- 前記記録用の光の入射側は、前記基板とは反対側である、請求項1に記載の光記録媒体。
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