(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク状の透明基板上に、照射する光の出力に応じて非晶質又は結晶質に相変化する記録層と反射層とが設けられ、該記録層の反射層側に複数の透明誘電体層を積層した光記録媒体であって、
前記複数の透明誘電体層は記録層側の第一の透明誘電体層と反射層側の第二の透明誘電体層とを含み、第一の透明誘電体層の６００℃での熱伝導率を０．０１５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上に、かつ１５０℃での熱伝導率を０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下に、第二の透明誘電体層の１５０℃での熱伝導率を０．００７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下に、更に第一の透明誘電体層のヤング率を２．０×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．０×１０１１Ｐａ）以上に、第二の透明誘電体層のヤング率を２．５×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．５×１０１１Ｐａ）以下に規定して、第一の透明誘電体層は第二の透明誘電体層よりも１５０℃における熱伝導率が高くかつヤング率が大きいことを特徴とする光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射するレーザ光等の光線の出力に応じて非晶質又は結晶質の２状態に相変化する記録層を有し、前記２状態における記録ビットの光の反射率差を利用してデジタル情報を記録、再生するものであって、書き換え可能な光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の相転移を利用した書き換え可能な光記録媒体Ｍ（以下、媒体Ｍという）の部分断面図を図３に示す。同図において、１はポリカーボネート等の樹脂、ガラス等から成るディスク状の基板、２はＺｎＳ−ＳｉＯ２  等から成る第一透明誘電体層、３はＧｅＴｅ等から成り非晶質又は結晶質の２状態に相変化可能な記録層、４はＺｎＳ−ＳｉＯ２  等から成る第二透明誘電体層、５はＡｌ等の高反射率材料から成る反射層である。
【０００３】
このような書き換え可能な媒体Ｍにおいて、記録層３は結晶質状態と非結晶質状態とで光の反射率が異なっており、一般的に結晶質状態の方が反射率が高いものが多い。そして、媒体Ｍの動作原理は以下のようなものである。まず、記録層３の全ての記録ビットを結晶化しておく。即ち、反射率が高い状態とし初期化しておく。情報の書込には、媒体Ｍを回転させながら２種のレーザパワーにパルス変調されたレーザビームを照射し、高出力（１０数〜２０ｍＷ程度）のレーザビームが照射された記録ビットでは記録層３材料の融点よりも高温になり、溶融して急冷され非晶質化する。一方、中出力（５〜１０ｍＷ程度）のレーザビームが照射された記録ビットでは、前記融点以下の結晶化可能温度範囲まで昇温された後、冷却され結晶質状態になる。
【０００４】
上記の書込動作は、古い情報が残留している上から直接行うことができ、各記録ビットは新しい情報に対応した状態に変化する。つまり、重ね書きによるオーバーライト（Ｏｖｅｒ  Ｗｒｉｔｅで、以下、ＯＷと略す）が可能である。再生は、読取用の低出力（１〜２ｍＷ程度）のレーザビームを照射して、高反射率の結晶質相か低反射率の非晶質相かを判読し、０，１のデジタル情報として読み取る。
【０００５】
上記記録層３の材料としては、Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓのうちの１元素を含む材料のカルコゲン化物が適しており、カルコゲン化物は非晶質になりやすいという特徴がある。具体的には、ＧｅＴｅ系材料、ＧｅＳｂＴｅ系材料、ＩｎＳｅＴｌＣｏ系材料、ＩｎＳｂＴｅ系材料等がある。
【０００６】
そして、従来このような相変化型の媒体Ｍにおいて、相変化型の記録層と、記録層の少なくとも片面に炭素又は炭素を主成分とする熱拡散層を有し、熱拡散層の外表面にダイヤモンド薄膜等から成る熱絶縁層を備えたことで、レーザ光照射部分の記録層を均一に加熱することが可能となり、記録層の局部的な温度上昇が防止されるため記録層の劣化、基板の熱損傷、接着剤の熱損傷が防止される光記録媒体が提案されている（従来例１：特公平７−３４２７１号公報参照）。
【０００７】
また、従来例２として、相変化型の記録層を有し、記録層の両側に接して誘電体保護層を設けた光学情報記録媒体において、透明基板から順次、ＺｎＳを主成分とする第一保護層、記録層、ＺｎＳを主成分とする第二保護層、ＭｇＯ又はＡｌ２  Ｏ３  のいずれかから成る第三保護層及び反射層を形成し、第三保護層の部材として第二保護層の部材よりヤング率が大きい部材を使用することにより、記録消去に伴う膜の変形を防止でき、従って繰り返しにおける記録データの信頼性が高まるものが公知である（従来例２：特開平７−３０７０３６号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例１では、高線速記録に対しては多少の効果はあるものの未だ不十分であり、また多数回の繰り返し記録再生に対する耐久性の点で効果が小さいという問題点があった。また、熱拡散層と熱絶縁層の熱伝導率については示しているが、熱浴ともなる反射層との関連が開示されていないため、記録層の冷却速度を十分に制御することができないという問題点もある。
【０００９】
また、従来例２について、記録層側の第二保護層の熱伝導率が反射層側の第三保護層の熱伝導率よりも低いため、記録層の結晶化速度が十分速い材料を用いると冷却速度が遅くなり、その結果急激な冷却により形成される非晶質の記録マークが歪み易いという問題点があった。
【００１０】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、幅広い線速度で歪みのない非晶質の記録マークを形成でき、消去の際消し残りのないものとなり、また記録層の熱流動を抑制することで繰り返し記録による劣化を防止することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光記録媒体は、ディスク状の透明基板上に、照射する光の出力に応じて非晶質又は結晶質に相変化する記録層と反射層とが設けられ、該記録層の反射層側に複数の透明誘電体層を積層した光記録媒体であって、前記複数の透明誘電体層は記録層側の第一の透明誘電体層と反射層側の第二の透明誘電体層とを含み、第一の透明誘電体層の６００℃での熱伝導率を０．０１５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上に、かつ１５０℃での熱伝導率を０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下に、第二の透明誘電体層の１５０℃での熱伝導率を０．００７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下に、更に第一の透明誘電体層のヤング率を２．０×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．０×１０１１Ｐａ）以上に、第二の透明誘電体層のヤング率を２．５×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．５×１０１１Ｐａ）以下に規定して、第一の透明誘電体層は第二の透明誘電体層よりも１５０℃における熱伝導率が高くかつヤング率が大きいことを特徴とする。なお、ヤング率の単位をｋｇ／ｃｍ２をＳＩ単位系であるＰａには、１ｋｇ／ｃｍ２＝９．８０６６５×１０４Ｐａで換算した。
【００１２】
本発明は、上記構成により、低線速度では記録層の融点近傍で熱伝導率の高い第一の透明誘電体層により溶融後非晶質化するための冷却時間を十分短くすることができ、その結果歪みのない非晶質マークを形成可能となる。また、高線速度では結晶化速度の大きい記録層と記録層の結晶化温度近傍で熱伝導率の低い第二の透明誘電体層とを用いることにより、高速消去及び良好な消去特性が可能となる。更に、記録層側にヤング率の大きい第一の透明誘電体層を設けることにより、記録層の流動を抑制し繰り返し記録による劣化を小さくする。
【００１３】
また本発明において、好ましくは、第一の透明誘電体層の６００℃での熱伝導率が０．０１５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であり、かつ１５０℃での熱伝導率が０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であり、第二の透明誘電体層の１５０℃での熱伝導率が０．００７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下である。
【００１４】
このような構成により、低線速度で歪みのない非晶質マークを形成可能となり、また高線速度では高速消去及び良好な消去特性が可能となるという本発明の効果が更に向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の媒体について以下に説明する。図１は本発明の媒体Ｍ１の基本的な層構成を示す部分断面図であり、図１において、１１はポリカーボネート，ポリオレフィン，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ガラス，樹脂層を表面に形成した強化ガラス，透光性セラミック等から成るディスク状の透明基板、１２はＺｎＳ−ＳｉＯ２  等から成る第三の透明誘電体層、１３は相変化型の記録層、１４は第一の透明誘電体層、１５は第二の透明誘電体層、１６はＡｌ，Ａｌ−Ｔｉ合金，Ａｌ−Ｃｒ合金等から成る反射層である。
【００１６】
本発明において、記録層１３はＧｅＴｅ，ＧｅＳｂＴｅ，ＩｎＳｅＴｌＣｏ，ＩｎＳｂＴｅ等のカルコゲン化物から成る材料がよく、なかでもＧｅＴｅ，ＧｅＳｂＴｅが書き換え可能回数が大きく、結晶化する際に短時間で結晶化が可能であり、非晶質状態の安定性も高いという点で好ましい。
【００１７】
また、Ｇｅａ  Ｓｂｂ  Ｔｅｃ  （ａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）とした場合、５ａｔ（原子）％≦ａ≦７０ａｔ％がよく、ａ＜５ａｔ％では結晶化速度が遅く、７０ａｔ％＜ａでは非晶質状態が不安定になる。０ａｔ％≦ｂ≦５０ａｔ％がよく、５０ａｔ％＜ｂでは非晶質状態が不安定になる。４０ａｔ％≦ｃ≦７０ａｔ％がよく、ｃ＜４０ａｔ％では結晶化温度が高くなりすぎ、７０ａｔ％＜ｃのときも結晶化温度が高くなりすぎる。特に、Ｇｅ２  Ｓｂ２  Ｔｅ５  又はＧｅＳｂ２  Ｔｅ４  が好ましく、この場合結晶化速度が速く、高線速度での消去特性が良好である。
【００１８】
また、記録層３の厚さは５〜５０ｎｍがよく、５ｎｍ未満では結晶質状態と非晶質状態間の反射率差が小さくなり、５０ｎｍを超えると繰り返し記録再生によるＢＥＲ等の特性劣化が大きくなる。より好ましくは１０〜４０ｎｍである。
【００１９】
上記第一の透明誘電体層１４の組成は、ＳｉＮ，ＡｌＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ，ＳｉＡｌＯＮ，ＭｇＡｌＯ等が良く、第二透明誘電体層１５の組成は、ＺｎＳ，ＺｎＳＳｉＯ，ＳｉＯ，ＺｒＯ，ＡｌＳｉＯ，ＭｇＳｉＯ，ＭｇＡｌＳｉＯ，（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ２）20等が好ましい。
【００２０】
第一の透明誘電体層１４の厚さは１５ｎｍ以下が良く、１５ｎｍを超えると記録感度が低下し易い。また第二の透明誘電体層１５の厚さは５〜２５ｎｍが良く、５ｎｍ以下では記録感度が低下し易く、２５ｎｍを超えると昇温時の冷却速度が遅くなり非晶質マークが歪み易くなり、ジッターが劣化する。
【００２１】
また、本発明において、第一の透明誘電体層１４の６００℃での熱伝導率が０．０１５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であり、かつ１５０℃での熱伝導率が０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であり、第二の透明誘電体層１５の１５０℃での熱伝導率が０．００７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下が好適である。第一の透明誘電体層１４の６００℃での熱伝導率が０．０１５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃未満では、冷却速度が遅くなり非晶質マークが歪み易く、第一の透明誘電体層１４の１５０℃での熱伝導率が０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃を超えると、冷却速度が速すぎ、高線速度での消去特性が劣化する。第二の透明誘電体層１５の１５０℃での熱伝導率が０．００７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃を超えると、冷却速度が速すぎ、高線速度での消去特性が劣化する。
【００２２】
また、第一の透明誘電体層１４のヤング率は２．０×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．０×１０１１Ｐａ）以上が好ましく、２．０×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．０×１０１１Ｐａ）未満では加熱時の記録層１３の流動を抑える効果が低下し、繰り返し記録再生に対する耐久性が劣化する。より好ましくは、３．０×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．９×１０１１Ｐａ）以上である。更に、第二の透明誘電体層１５のヤング率は第一の透明誘電体層１４のヤング率未満かつ２．５×１０６ｋｇ／ｃｍ２（ＳＩ単位系変換：２．５×１０１１Ｐａ）以下を満たすのが良く、前記条件から外れると、繰り返し記録により透明誘電体層１５に微小クラックが生じジッターが劣化する。
【００２３】
上記実施形態においては、光を透明基板１１側から入射する場合の構成について説明したが、図２に示すように光を記録層側から入射する場合にも本発明は適用できる。同図において、２１はディスク状の透明基板、２２はＺｎＳ−ＳｉＯ２  等から成る第三の透明誘電体層、２３は第二の透明誘電体層、２４は第一の透明誘電体層、２５は相変化型の記録層、２６はＡｌ，Ａｌ−Ｔｉ合金，Ａｌ−Ｃｒ合金等から成る反射層である。
【００２４】
また、記録層１３の反射層１６側に、第一の透明誘電体層１４及び第二の透明誘電体層１５以外の透明誘電体層から成る中間層等を形成しても良い。
【００２５】
かくして、本発明の光記録媒体は、低線速度では記録層の融点近傍で熱伝導率の高い第一の透明誘電体層により溶融後非晶質化するための冷却時間を十分短くすることができ、歪みのない非晶質マークを形成可能となる。また、高線速度では結晶化速度の大きい記録層と記録層の結晶化温度近傍で熱伝導率の低い第二の透明誘電体層とを用いることにより、高速消去に適し、良好な消去特性が可能となる。更に、ヤング率の大きい第一の透明誘電体層を設けることにより、記録層の流動を抑制し繰り返し記録に対する劣化を小さくするという作用効果を有する。
【００２６】
本発明において、上記各層を透明基板１１の両面に各々積層するか、片面に上記各層を積層した２枚の透明基板１１を貼り合わせることにより、２倍の記録容量としてもよい。また、本発明は、レーザビームをパルス変調する光強度変調方式によるものに限らず、電子ビーム、電磁波等のエネルギー線による加熱方式も応用可能である。本発明の媒体Ｍ１，Ｍ２は相変化型の書き換え可能な光ディスクであり、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ  ）、ＤＶＤ−ＲＷ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ  ）等の光ディスクに適用できる。
【００２７】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差し支えない。
【００２８】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１の媒体Ｍ１（光ディスク）を以下のようにして構成した。ポリカーボネートから成る３．５インチ径のディスク状の透明基板１１の主面上に、以下の各層をＲＦ（高周波）スパッタリング法により順次成膜した。
【００３０】
膜厚約１５０ｎｍ，（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ２  ）２０から成る第三の透明誘電体層１２、膜厚約２０ｎｍ，Ｇｅ２  Ｓｂ２  Ｔｅ５  から成る記録層１３、膜厚約１０ｎｍ，各種材料から成る第一の透明誘電体層１４、膜厚約２０ｎｍ，各種材料から成る第二の透明誘電体層１５、Ａｌ−Ｃｒ合金から成る反射層１６である。
【００３１】
そして、表１の如く第一の透明誘電体層１４と第二の透明誘電体層１５の材料を変化させた場合に、光ディスクのトラックの線速度が５ｍ／ｓの時の記録ビットのジッター（％）及びＯＷ消去比（ｄＢ）、前記線速度が１５ｍ／ｓの時の記録ビットのジッター（％）及びＯＷ消去比（ｄＢ）、前記線速度が１５ｍ／ｓの時に１０４  回ＯＷを行った場合のジッター（％）について測定した結果を表１に示す。
【００３２】
尚、ジッター特性の測定は、光ディスクのトラックの線速度を５ｍ／ｓ又は１５ｍ／ｓとし、光波長８３０ｎｍで１３ｍＷ（非晶質状態に対応）と５ｍＷ（結晶質状態に対応）にパルス変調されたレーザビームを照射し、０．６〜２．８μｍの記録ビットを形成した後、１ｍＷのレーザビームで再生した場合の記録ビット端部のジッター特性を測定したものである。また、ＯＷ消去比は、前記線速度を５ｍ／ｓ又は１５ｍ／ｓとし、光波長８３０ｎｍで１３ｍＷと５ｍＷにパルス変調されたレーザビームを照射し、０．６μｍの記録ビットを４ＭＨｚ（線速度５ｍ／ｓ），１２ＭＨｚ（線速度１５ｍ／ｓ）で記録を行い、次いで１．６μｍの記録ビットを１．６ＭＨｚ（線速度５ｍ／ｓ），４．８ＭＨｚ（線速度１５ｍ／ｓ）でＯＷし、ＯＷ前の信号レベルとＯＷ後の信号レベルの差をＯＷ消去比とした。
【００３３】
表１において、α１  は第一の透明誘電体層１４の熱伝導率、α２  は第二の透明誘電体層１５の熱伝導率、Ｙ１  は第一の透明誘電体層１４のヤング率、Ｙ２  は第二の透明誘電体層１５のヤング率、ジッター及びＯＷ消去比の欄の５ｍ／ｓ，１５ｍ／ｓは透明基板１１のトラックの線速度である。
【００３４】
【表１】
0003550319.tif 000002
【００３５】
表１に示すように、本発明のＮＯ．１〜６，９〜１５では、線速度５ｍ／ｓでのジッターは５．５％以下、線速度１５ｍ／ｓでのジッターは６．８％以下、線速度５ｍ／ｓでのＯＷ消去比は−２７．０ｄＢ以下、線速度１５ｍ／ｓでのＯＷ消去比は−２４．１ｄＢ以下、１０４回ＯＷ後のジッターは７．９％以下と優れた特性を示した。
【００３６】
これに対し、比較例について、ＮＯ．７は線速度５ｍ／ｓでのジッター及び１０４回ＯＷ後のジッターが劣化し、ＮＯ．８は線速度１５ｍ／ｓでのＯＷ消去比及び１０４回ＯＷ後のジッターが劣化した。ＮＯ．１６は線速度１５ｍ／ｓでのＯＷ消去比が不十分であり、ＮＯ．１７は線速度１５ｍ／ｓでのＯＷ消去比が非常に劣化した。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、記録層の反射層側に複数の透明誘電体層を積層し、複数の透明誘電体層は記録層側の第一の透明誘電体層と反射層側の第二の透明誘電体層とを含み、第一の透明誘電体層は第二の透明誘電体層よりも熱伝導率が高くかつヤング率が大きいことことにより、低線速度では記録層の融点近傍で熱伝導率の高い第一の透明誘電体層により溶融後非晶質化するための冷却時間を十分短くすることができ、歪みのない非晶質マークを形成可能となる。また、高線速度では結晶化速度の大きい記録層と記録層の結晶化温度近傍で熱伝導率の低い第二の透明誘電体層とを用いることにより、高速消去に適し、良好な消去特性が可能となる。更に、ヤング率の大きい第一の透明誘電体層を設けることにより、記録層の流動を抑制し繰り返し記録に対する劣化を抑制するという作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録媒体Ｍ１の部分断面図である。
【図２】本発明の光記録媒体Ｍ２の部分断面図である。
【図３】従来の光記録媒体Ｍの部分断面図である。
【符号の説明】
１：透明基板
２：第一透明誘電体層
３：記録層
４：第二透明誘電体層
５：反射層
１１：透明基板
１２：第三の透明誘電体層
１３：記録層
１４：第一の透明誘電体層
１５：第二の透明誘電体層
１６：反射層
【図１】
0003550319.tif 000003
【図２】
0003550319.tif 000004
【図３】
0003550319.tif 000005