JP2007179706A - 多層光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長405nmのレーザー光で、且つ開口数NA=0.85の光学系を有する光記録システムにおいて、Sbを主成分とする記録膜材料を用いた場合でも、透過率と変調度が高く、且つバランスをとることができる多層光記録媒体を提供する。
【解決手段】多層光記録媒体10は、基板12上に設けられた全反射型の第1の情報層14と、スペーサ層22を介して設けられた半透明情報層である第2の情報層16とを備え、第2の情報層16は、基板12側からTiO2層16A、第1誘電体層16B、反射膜16C、第2誘電体層16D、記録膜16E、第3誘電体層16Fをこの順で積層して構成され、第1誘電体層16Bは、ZrO2、Cr2O3、Al2O3を材料として、且つ屈折率が1.84〜2.20となるように構成されている。
【選択図】図1
【解決手段】多層光記録媒体10は、基板12上に設けられた全反射型の第1の情報層14と、スペーサ層22を介して設けられた半透明情報層である第2の情報層16とを備え、第2の情報層16は、基板12側からTiO2層16A、第1誘電体層16B、反射膜16C、第2誘電体層16D、記録膜16E、第3誘電体層16Fをこの順で積層して構成され、第1誘電体層16Bは、ZrO2、Cr2O3、Al2O3を材料として、且つ屈折率が1.84〜2.20となるように構成されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、2層以上の情報層を有する多層光記録媒体に関する。
現在、波長λ=405nmのレーザーダイオードと、開口数NA=0.85の光学系を有するブルーレイディスク(BLU−RAYDISC;登録商標)システムが提案されていて、その1つとして、全反射情報層と半透明情報層の、2層の情報層を片面に有する50GBの光記録媒体が提案されている。
ここで、上記2層あるいは2層以上の情報層を有する多層光記録媒体においては、光入射面から最も遠い情報層の記録再生のためには、この最も遠い情報層以外の情報層は半透明とする必要があり、この場合は、この半透明情報層における記録膜及び反射膜を薄膜化しなければならない。
2層以上の情報層を有する多層光記録媒体において、光入射面から最も遠い情報層をL0層、その光入射面側に隣接する半透過情報層をL1層、以下L2層・・・とした場合、L1層の透過率は40%以上必要であるとされている。
このような高い透過率を確保するために、記録膜や反射膜の膜厚を薄くする他は、例えば特許文献1に開示されるように、高い屈折率を有する誘電体を用いて、高い透過率を実現する方法がある。
しかしながら、一般的に、情報層における透過率を高くすると、変調度が低下して、記録信号の品質を損なう。ここで、変調度とは、(未記録部の反射率−記録部の反射率)/(未記録部の反射率)で示され、各情報層において40%以上が必要であるとされている。この変調度は、記録膜材料によって異なり、例えばSbを主成分とするSb共晶系材料を用いた記録膜の場合、情報層の透過率と変調度のバランスをとることは困難であった。
上記特許文献1に記載されるような構成で、半透明情報層の透過率を高くすることは可能であるが、この構成を、記録膜材料がSbを主成分とする半透明情報層に用いた場合、変調度が大幅に低下して、記録特性が悪化してしまうという問題点を生じる。
又、半透明情報層は、膜厚が薄いために、レーザー光照射時に熱が溜まり易く、例えば特許文献2の光記録媒体では、2層以上の光入射面側の情報層が、透明誘電体、記録層、透明誘電体、透過型反射層、透明放熱層によって構成されていて、この透明放熱層の材料としては、AlN、Al2O3、SiC等が用いられているが、この光記録媒体では、半透明情報層の透過率、変調度、ジッタ等の記録特性のバランスが良くないという問題点がある。
同様に、特許文献3に開示されている光記録媒体においては、情報層間のスペーサ層と半透明情報層における半透明反射層との間にITO等の中間放熱層を設けて、急冷構造として記録特性を改善するようにしたものが提案されている。しかしながら、この引用文献3の光記録媒体においても、半透明情報層における透過率及び変調度は不十分であるという問題点が残る。
更に、特許文献4に開示される光記録媒体では、半透過反射膜上に、ZnS:SiO2からなる誘電体層を設けているが、この場合についても、半透明情報層として必要な透過率及び変調度は備えていない。
この発明は、Sbを主成分とする記録膜を含む半透明情報層を有する多層光記録媒体においても、半透明情報層の透過率と変調度を高い値でバランスさせることができるようにした多層光記録媒体を提供することを課題とする。
本発明者は、鋭意研究の結果、情報層間のスペーサ層と半透明情報層における第2誘電体層又は反射膜との間にTiO2層及びZrO2、Cr2O3、Al2O3からなる第1誘電体層とを設けることによって、高い透過率及び変調度をバランス良く達成することが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)基板と、この基板上に設けられた第1の情報層と、この第1の情報層の上に設けられた少なくとも1層の半透明情報層と、前記各情報層間に設けられたスペーサ層と、を有してなり、前記基板から遠い側から記録用レーザー光が入射される多層光記録媒体であって、少なくとも1層の前記半透明情報層は、前記基板側から、TiO2層、第1誘電体層、第2誘電体層、Sbを主成分とする記録膜、第3誘電体層をこの順で積層して構成され、前記第1誘電体層は、ZrO2、Cr2O3、Al2O3を材料として、且つ、屈折率が1.84〜2.20となるように構成されていることを特徴とする多層光記録媒体。
(2)前記第1誘電体層と第2誘電体層との間に、半透過反射膜を配置したことを特徴とする(1)に記載の多層光記録媒体。
(3)前記第1誘電体層は、消衰係数が0.1以下とされていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の多層光記録媒体。
(4)前記第1誘電体層は、ZrO2:Cr2O3:Al2O3の組成が、(70:10:20)、(10:50:40)、(10:20:70)、(20:10:70)mol%の組成範囲内であることを特徴とする(1)、(2)又は(3)に記載の多層光記録媒体。
(5)前記第1誘電体層は、膜厚が5nm乃至25nm及び100nm乃至120nmのいずれかとされたことを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の多層光記録媒体。
(6)前記第1誘電体層は、膜厚が5nm乃至25nmとされたことを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の多層光記録媒体。
この発明においては、屈折率の高い誘電体であるTiO2を用いて、透過率を高く維持すると同時に、屈折率の小さい第1誘電体を、TiO2と反射膜又は第1誘電体層との間に配置して、TiO2による変調度低下を抑制することができるという効果を有する。
この発明の最良の実施の形態は、多層光記録媒体を、全反射情報層からなる第1の情報層と、この第1の情報層に対してスペーサ層を介して配置された半透明情報層である第2の情報層を設け、この第2の情報層は、基板側からTiO2、第1誘電体層、半透過反射膜、第2誘電体層、Sbを主成分とする記録膜、第3誘電体層をこの順で積層して構成され、第1誘電体層は、ZrO2、Cr2O3、Al2O3を材料として、且つ、屈折率が1.84〜2.20、消衰係数が0.1以下、ZrO2:Cr2O3:Al2O3の組成が、(70:10:20)、(10:50:40)、(10:20:70)、(20:10:70)mol%の組成範囲内であり、膜厚が5nm乃至25nmとなるように構成したものである。
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について説明する。
この多層光記録媒体10は、基板12と、この基板12上に設けられた全反射型の第1の情報層14と、この第1の情報層14の上に設けられた、半透明情報層である第2の情報層16と、これらの間に設けられたスペーサ層22と、前記第2の情報層16を被って形成された光透過層であるカバー層24と、を有してなり、前記基板12から遠い側から記録用レーザー光が入射される構成となっている。
前記第2の情報層16は、前記基板12側から、TiO2層16A、第1誘電体層16B、反射膜16C、第2誘電体層16D、記録膜16E、第3誘電体層16Fをこの順で積層して構成されている。
前記第1誘電体層16Bは、ZrO2、Cr2O3、Al2O3を材料として、且つ、屈折率が1.84〜2.20となるように構成されている。
前記基板12は厚さ1.1mmのポリカーボネイトからなり、全反射型の第1の情報層14は、スパッタリングにより構成されているが、従来の単層型の光記録媒体における情報層と同一の構成であるので説明は省略する。
前記スペーサ層22は、厚さ25μmであって、Grを転写して構成したものである。又、カバー層24は、厚さ75μmである。
前記第2の情報層16は、スペーサ層22上に形成されたものであり、TiO2層16Aは、その膜厚が3nm〜20nmであるが、4nm〜10nmとしても良い。
反射膜16Cは、放熱と光干渉効果のために設けられ、材料として好ましくはAg合金が用いられる。その膜厚は、半透過構造とするために0nm以上20nm以下である。情報層が、2層の媒体の場合は、5nm〜15nmが良く、3層以上の場合は、0nm〜12nmが良い。
前記第2誘電体層16Dは、記録膜からの放熱を制御するものであり、材料は特に限定されるものではなく、Ti、Zr、Hf、Ta、Si、Al、Mg、Y、Ce、Zn、In、Cr、Nbなどから選ばれる少なくとも1種の金属を含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物、あるいはこれらの混合物などが用いられる。膜厚は2nm以上20nm以下である。膜厚が2nm未満では記録膜の保護が不十分であり、20nmより厚いと、記録膜の放熱性が低下してしまう。
前記記録膜16Eは、Sbを60〜90at%含む構成であり、75〜88at%としても良い。この記録膜16Eは、前記Sb以外に、Te/Ge/In/Sn/Zn/Si/Mg等が含まれていても良い。記録膜16Eの膜厚は2nm〜9nmであるが、3nm〜8nmとしてもよい。
前記第3誘電体層16Fは、材料は特に限定されないが、複数の誘電体から構成しても良い。又、前記記録膜16E上に、界面層/ZnS+SiO2/放熱層から構成しても良い。
界面層としては、Cr2O3を主成分とした材料を用いることが好ましい。主成分とは、全体に占めるモル比が50%以上である。界面層の膜厚は、0.2nm以上8nm以下が良い。ZnS+SiO2層の好ましいZnSとSiO2のモル比は、50:50から95:5である。この範囲を外れると、ZnSとSiO2の混合物の屈折率が変化し、光学特性の調整が困難となる。第3誘電体層16Fの膜厚は、5nm以上50nm以下が好ましい。5nmより薄いと記録層の保護及び光学特性の調整が困難となり、50nmより厚いと記録膜から放熱層への放熱性が低下する。
放熱層は、記録膜からの放熱を制御し、記録膜の冷却効果を高めて正確にアモルファスマークを形成し易くするためのものである。材料は特に限定されないが、ZnS+SiO2層よりも熱伝導率の高い材料が好ましく、AlN、SiN、BN、Al2O3、TiO2等が好ましい。最良の実施形態では、AlNによって形成される。放熱層の好ましい膜厚は、15nm以上150nm以下であり、更に好ましくは20nm以上120nm以下である。放熱層の膜厚が15nm未満であると、記録層からの放熱効果が小さくなり、又、150nm以上になると成膜に要する時間が長くなり生産性の低下を引き起こす。
この実施例1における前記第1誘電体層16Bは、ZrO2:Cr2O3:Al2O3(65:10:25mol%)と、ZrO2:Cr2O3(90:10mol%)を用い、TiO2層と第1誘電体層の膜厚をそれぞれ変えてサンプル1〜8として、それぞれ変調度と透過率の測定を行なったところ、表1及び表2のようになった。なお、他の層の膜厚及び材料は次のとおりとした。反射膜16C;10nm、AgPdCu、第2誘電体層16D;4nm、ZrO2:Cr2O3(90:10mol%)、記録膜16E;6nm、SbGe(87:13at%)、第3誘電体層16F;界面層、Cr2O3、膜厚5nm/ZnS+SiO2(80:20mol%)、膜厚20nm/放熱層、AlN、膜厚45nm。
表1からは、サンプル1〜4が、変調度、透過率ともに40%以上を満たしていることが分かるのに対して、表2からは、サンプル5〜8が変調度、透過率のいずれかが40%を満たしていないことが分かる。
又、上記ZrO2:Cr2O3:Al2O3と、ZrO2:Cr2O3の場合のそれぞれの単層膜の、記録用レーザー光の波長λ=405nmの場合での屈折率nと消衰係数kを測定したところ、表3のようになった。
この表3からは、第1誘電体層の屈折率が2.2を超えると、透過率を高めることができるが、変調度が低下してしまい、従って、屈折率は2.2以下が好ましいことが分かる。
上記と同様の光記録媒体において、膜厚10nmの第1誘電体層(ZrO2:Cr2O3:Al2O3)の組成比を変えて、透過率を測定したところ、表4のようになった。
この表4からは、第1誘電体層の屈折率が1.84未満になると透過率が40%未満となることが分かる。従って、屈折率は1.84以上が好ましい。
前記第1誘電体層を構成する材料であるZrO2、Cr2O3、Al2O3の各単層の屈折率は、それぞれ2.26、2.65、1.60であるが、これら混合酸化物の屈折率は、各酸化物の組成比率によって計算できる。これらの組成比と計算した屈折率は次の表5のようになる。
この表5からは、屈折率が1.84以上2.19以下となるZrO2:Cr2O3:Al2O3の組成範囲(mol%)は、図2におけるA(70:10:20)、B(10:50:40)、C(10:20:70)、D(20:10:70)を結ぶ斜線で示された領域内である。
次に表6及び図3に、上記屈折率、透過率、変調度の相互の関係を示す。
これらからは、屈折率が2.12のとき、透過率と変調度の最適バランスがとれていることが分る。
又、前記第1誘電体層16Bにおいて、屈折率の最も高いCr2O3と最も低いAl2O3を用いたCr2O3:Al2O3誘電体を作成し、その組成比を変化させて光学定数の測定を行なったところ、次の表7及び図4に示されるようになった。
この表7及び図4からは、屈折率を2.2以下にするためには、Cr2O3組成を60mol%以下にする必要があり、消衰係数は0.1以下とする必要があることが分かる。
前記第1誘電体層の膜厚に対する変調度及び透過率の関係を次の表8に示される膜構造で膜厚Xを変えて測定したところ表9及び図5に示されるようになった。
これらから、第1誘電体層(ZrO2:Cr2O3:Al2O3、組成比65:10:25mol%)の膜厚は、5nm以上25nm以下及び100nm以上120nm以下のとき、変調度及び透過率が高く、且つ、バランスがよく、特に、5nm以上25nm以下のときが変調度、透過率が高いことが分る。
次に、図6を参照して、本発明の実施例2について説明する。
この実施例2に係る多層光記録媒体30は4層光記録媒体であり、前記実施例1に係る多層光記録媒体10の構成に、各々半透明情報層である第3の情報層18と第4の情報層20と、第2の情報層16と第3の情報層18の間及び第3の情報18と第4の情報層20との間にそれぞれスペーサ層22を設け、第4の情報層20を被ってカバー層24を設けたものである。
前記第3の情報層18も、第2の情報層16と同様に、TiO2層18A、第1誘電体層18B、反射膜18C、第2誘電体層18D、記録膜18E、第3誘電体層18Fをこの順で積層して構成されている。
更に又、第4の情報層20も、TiO2層20A、第1誘電体層20B、反射膜20C、第2誘電体層20D、記録膜20E、第3誘電体層20Fをこの順で積層して構成されている。
これら第3及び第4の情報層18、20は、前記第2の情報層16と同様の構成であるので、その構成の詳細な説明は省略するものとする。
但し、この実施例2の多層光記録媒体30において、前記第4の情報層20、第3の情報層18、第2の情報層16は、この順で、光透過率が順次小さくなるように構成されている。
なお、本発明は、上記第1及び第2実施例の2層又は4層光記録媒体に限定されるものでなく、3層光記録媒体であってもよい。
10、30…多層光記録媒体
12…基板
14…第1の情報層
16…第2の情報層(半透明情報層)
16A、18A、20A…TiO2層
16B、18B、20B…第1誘電体層
16C、18C、20C…反射膜
16D、18D、20D…第2誘電体層
16E、18E、20E…記録膜
16F、18F、20F…第3誘電体層
18…第3の情報層(半透明情報層)
20…第4の情報層(半透明情報層)
22…スペーサ層
24…カバー層
12…基板
14…第1の情報層
16…第2の情報層(半透明情報層)
16A、18A、20A…TiO2層
16B、18B、20B…第1誘電体層
16C、18C、20C…反射膜
16D、18D、20D…第2誘電体層
16E、18E、20E…記録膜
16F、18F、20F…第3誘電体層
18…第3の情報層(半透明情報層)
20…第4の情報層(半透明情報層)
22…スペーサ層
24…カバー層
Claims (6)
- 基板と、この基板上に設けられた第1の情報層と、この第1の情報層の上に設けられた少なくとも1層の半透明情報層と、前記各情報層間に設けられたスペーサ層と、を有してなり、前記基板から遠い側から記録用レーザー光が入射される多層光記録媒体であって、
少なくとも1層の前記半透明情報層は、前記基板側から、TiO2層、第1誘電体層、第2誘電体層、Sbを主成分とする記録膜、第3誘電体層をこの順で積層して構成され、前記第1誘電体層は、ZrO2、Cr2O3、Al2O3を材料として、且つ、屈折率が1.84〜2.20となるように構成されていることを特徴とする多層光記録媒体。 - 請求項1において、
前記第1誘電体層と第2誘電体層との間に、半透過反射膜を配置したことを特徴とする多層光記録媒体。 - 請求項1又は2において、
前記第1誘電体層は、消衰係数が0.1以下とされていることを特徴とする多層光記録媒体。 - 請求項1、2又は3において、
前記第1誘電体層は、ZrO2:Cr2O3:Al2O3の組成が、(70:10:20)、(10:50:40)、(10:20:70)、(20:10:70)mol%の組成範囲内であることを特徴とする多層光記録媒体。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記第1誘電体層は、膜厚が5nm乃至25nm及び100nm乃至120nmのいずれかとされたことを特徴とする多層光記録媒体。 - 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記第1誘電体層は、膜厚が5nm乃至25nmとされたことを特徴とする多層光記録媒体。
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