(57)【要約】【課題】  レーザビームを照射して情報信号の記録及び再生を行い、かつ、記録された情報信号の書き換えが可能な光記録媒体において、超解像再生を可能とし、情報記録密度の高密度化を達成する。【解決手段】  レーザビーム２１が照射される側から、少なくとも、第１の誘電体層１と、結晶及び非晶質の相変化により情報信号の記録を行う相変化記録層２と、第２の誘電体層３と、この第２の誘電体層３の少なくともいずれかの側に設けられた金属微粒子を含有する信号増強層４と、反射層５とを積層して構成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを照射して情報信号の記録及び再生を行い、かつ、記録された情報信号の書き換えが可能な光記録媒体であって、
前記レーザビームが照射される側から、少なくとも、第１の誘電体層と、結晶及び非晶質の相変化により情報信号の記録を行う相変化記録層と、第２の誘電体層と、前記第２の誘電体層の少なくともいずれかの側に設けられた金属微粒子を含有する信号増強層と、反射層とが積層されて構成されていることを特徴とする光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを照射して情報信号の記録及び再生を行う書き換え可能な光記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高度情報社会における記録媒体の中心的役割の担い手として、レーザビームを照射して情報信号の記録、または、再生を行う光記録媒体が注目されている。例えば、音楽情報やコンピュータプログラムなどが記録される「ＣＤ」（Compact Disc：商標名）や、画像情報が記録される「ＤＶＤ」（Digital Versatile Disc：商標名）などが知られている。
【０００３】
これら光記録媒体においては、情報記録密度のさらなる高密度化が求められている。情報記録密度は、照射するレーザビームの波長をλ、このレーザビームを照射するための対物レンズの関口数をＮＡとすると、λ／４ＮＡで表わされる光学系の解像限界によって制限される。したがって、情報記録密度を向上させるためには、レーザビームの波長λを短波長化し、また、対物レンズの関口数ＮＡを大きくすることが必要となる。例えば、「ＣＤ」においては、レーザビームの波長λが７８０ｎｍ、対物レンズの関口数ＮＡが０．４５であるが、現在、レーザビームの波長λを４０５ｎｍとし、対物レンズの関口数ＮＡを０．８５として情報記録密度の高密度化を図った「blu-ray Disc」（ブルーレイディスク）システムが提案されている。
【０００４】
しかしながら、情報記録密度の高密度化への要求は強く、さらに高密度、かつ、大容量の光記録媒体の実現が望まれている。そのためには、レーザビームの波長λのさらなる短波長化し、または、対物レンズの関口数ＮＡをより大きくする必要があるが、これらの開発も限界に近づいている。したがって、情報記録密度のさらなる高密度化のためには、解像限界を打ち破る新たな技術開発が必要であると考えられる。
【０００５】
ここで、解像限界を打ち破る再生方法として、いわゆる超解像再生方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、光記録媒体に照射されるレーザビームの断面強度分布がガウス分布であることを利用して、光記録媒体の表面部に、光強度の強い部分のみにおいて光学的特性が変化するマスク層を設ける方式が記載されている。この方式では、実効的にレーザビームのビーム径を小さくすることができるので、再生分解能を向上することができる。しかし、ビーム径を実効的に小さくして分解能を上げても、微小な記録マークから得られる信号強度自体は小さいままであり、実用上十分な信号強度を得ることは困難であった。
【０００６】
一方、非特許文献１においては、マスク層を用いずに回折限界を打ち破る方式として、「Super-RENS」方式と呼ばれるシステムが提案されている。この「Super-RENS」方式にはいくつかの構造が提案されているが、現在のところ、非特許文献２に記載されているように、相変化記録層の近傍に、ＰｔＯＸ等の金属酸化層を配置した構造を用いることにより高い特性が得られている。
【０００７】
この「Super-RENS」方式における再生原理には、まだ不明な点があるが、レーザビームの照射により、金属酸化層の変形及び金属微粒子の析出が起こることが確認されており、これらが解像限界以下の微小な記録マークの再生信号に作用を及ぼしていると考えられている。この「Super-RENS」方法によれば、回折限界以下の微小な記録マークから、高い強度の再生信号を読み出すことができる。
【特許文献１】特開平１１−１８００４３号公報
【非特許文献１】Jpn.J.Appl.Phy.Vol.39,pp.980-981(2000)
【非特許文献２】Appl.Phys.Lett(81)4697(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、「Super-RENS」方式の光記録媒体においては、前述したように、レーザビームを照射したときに金属酸化層の変形及び金属微粒子の析出が生ずる。この現象は不可逆的であり、一度変形や析出が起きてしまうと元に戻らない。したがって、この「Super-RENS」方式を光記録媒体に応用した場合には、一度のみの情報信号の書き込みが行えるいわゆる「追記型媒体」しか構成することができない。
【０００９】
しかし、何度でも情報信号の書き換えができる「書き換え可能型媒体」における情報記録密度の高密度化に対する要求も高く、このような「書き換え可能型媒体」における超解像再生の実現が求められている。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、レーザビームを照射して情報信号の記録及び再生を行い、かつ、記録された情報信号の書き換えが可能な光記録媒体において、超解像再生を可能とし、情報記録密度の高密度化を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するため、本発明に係る光記録媒体は、レーザビームを照射して情報信号の記録及び再生を行い、かつ、記録された情報信号の書き換えが可能な光記録媒体であって、レーザビームが照射される側から、少なくとも、第１の誘電体層と、結晶及び非晶質の相変化により情報信号の記録を行う相変化記録層と、第２の誘電体層と、この第２の誘電体層の少なくともいずれかの側に設けられた金属微粒子を含有する信号増強層と、反射層とが積層されて構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この光記録媒体においては、金属微粒子を含有する信号増強層が、レーザビームを照射する側から見て、相変化記録層の背後側であって反射層の手前側に設けられていることにより、超解像再生が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光記録媒体においては、金属微粒子を含有する信号増強層が、レーザビームを照射する側から見て、相変化記録層の背後側であって反射層の手前側に設けられていることにより、超解像再生が可能となり、情報記録密度の高密度化が達成される。
【００１４】
すなわち、本発明は、レーザビームを照射して情報信号の記録及び再生を行い、かつ、記録された情報信号の書き換えが可能な光記録媒体において、超解像再生を可能とし、情報記録密度の高密度化を達成することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の光記録媒体の最良の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る光記録媒体の構成を示す断面図である。
【００１７】
本発明の実施形態の光記録媒体は、図１に示すように、ディスク状の透明基板１１を有し、この透明基板１１の表面に、第１の誘電体層１、相変化記録層２、第２の誘電体層３、信号増強層４、金属反射層５及び樹脂保護層６が順次積層されて構成されている。そして、この光記録媒体には、透明基板１１側から、情報信号の記録及び再生を行うためのレーザビーム２１が照射される。なお、信号増強層４は、相変化記録層２と第２の誘電体層３との間に形成してもよい。
【００１８】
なお、これら各層の積層順は、「ＣＤ」や「ＤＶＤ」等のように、記録再生用のレーザビーム２１が透明基板１１側から入射されるシステムにおけるものである。一方、本発明に係る光記録媒体は、「blu-ray Disc」のように、透明基板１１の反対側からレーザビーム２１が照射される光記録媒体として構成することもできる。この場合には、透明基板１１の表面に、樹脂保護層６、金属反射層５、信号増強層４、第２の誘電体層３、相変化記録層２及び第１の誘電体層１を順次積層して構成し、透明基板１１の反対側から、情報信号の記録及び再生を行うためのレーザビーム２１を照射するようにする。あるいは、透明基板１１の表面に、樹脂保護層６、金属反射層５、第２の誘電体層３、信号増強層４、相変化記録層２及び第１の誘電体層１を順次積層して構成し、透明基板１１の反対側から、情報信号の記録及び再生を行うためのレーザビーム２１を照射するようにする。
【００１９】
透明基板１１の厚みは、０．２ｍｍ乃至３ｍｍ程度、望ましくは、０．３ｍｍ乃至２ｍｍ程度が好適である。この透明基板１１をなす材料としては、合成樹脂、または、セラミックを用いることができる。この合成樹脂としては、ポリカーボネイトや、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネイト・ポリスチレン共重合体、ポリビニルクロライド、脂環式ポリオレフィン、ポリメチルペンテンなどの各種熱可塑性樹脂や熱硬化樹脂、各種放射線硬化樹脂（紫外線硬化樹脂、可視光硬化樹脂を含む）が好適である。また、セラミックとしては、ソーダライムガラス、ソーダアルミノ珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどが好適である。
【００２０】
また、第１及び第２の誘電体層１，３をなす材料としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などが好適である。
【００２１】
そして、相変化記録層２は、結晶及び非晶質の相変化により情報信号の記録が行えるようになされた層である。この相変化記録層２をなす相変化材料としては、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＣｕＡｌＴｅＳｂなど、公知の相変化記録材料を用いることができる。また、環境特性など各種の特性を向上させるため、これらの材料に、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）等の添加物を添加してもよい。
【００２２】
金属反射層５をなす材料としては、公知の高反射率材料を用いることができ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、砒素（Ａｓ）、パラジウム（Ｐｄ）などの金属、または、これらの合金（酸化物、窒化物、炭化物、硫化物、フッ化物を含む）が好適である。特に、アルミニウム、銀、金は、好適である。
【００２３】
信号増強層４は、金属微粒子を含有する薄膜層であり、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの誘電体に、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）等の金属微粒子を分散させた層、あるいは、これらの金属の酸化物薄膜層でもよい。
【００２４】
なお、信号増強層４として、金属の酸化物薄膜層を用いる場合には、成膜直後においては膜中に金属微粒子は存在していない。そして、各層を積層させた後に、レーザビームを照射することによって膜中の酸化物を加熱分解させることにより、膜中に金属微粒子が生成され、信号増強層４が完成する。
【００２５】
前述の各層の層厚は、選定した材料に応じて、適宜最適に設定することができる。
【００２６】
この光記録媒体においては、信号増強層４が存在していることにより、以下の作用が得られる。すなわち、相変化記録層２に対してレーザビーム２１を照射してこの相変化記録層２から情報信号を読み出すときに、信号増強層４中の金属微粒子による近接場光の増強効果が得られる。近接場光は、光の照射によって物体表面に発生し、通常は、遠方へは伝播しない光である。しかし、種々の手法により近接場光を観察することができれば、光学系の分解能に依存せずに、微小な記録マークの再生が可能となる。すなわち、この光記録媒体の再生原理としては、記録マーク近傍に発生した近接場光が信号増強層４中の金属微粒子により散乱され、伝播光に変換されて観察可能となり、また、この近接場光が金属微粒子が発生する表面プラズモンと共鳴することによって、強い再生光が発生すると考えられる。
【００２７】
したがって、この光記録媒体においては、超解像再生が可能となり、情報記録密度の高密度化が達成される。そして、この光記録媒体における情報信号の記録及び再生過程においては、不可逆な反応は含まれていない。したがって、この光記録媒体においては、情報信号の書き換えが何度でも可能であり、「書き換え可能型」の光記録媒体として構成されている。
【実施例】
【００２８】
以下、具体的な実施例について説明する。
【００２９】
〔実施例１〕
ポリカーボネイトを材料として、射出成形により、トラックピッチ０．７４μｍ、溝深さ３０ｎｍのランド／グルーブが形成された直径１２０ｍｍの透明基板１１を形成した。この透明基板１１上に、第１の誘電体層１として、層厚６４ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２層、相変化記録層２として、層厚１５ｎｍのＡｇＩｎＳｂＴｅ層、第２の誘電体層３として、層厚１４ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２層、信号増強層４として、層厚１０ｎｍのＡｇ＋ＳｉＯ２層、及び、金属反射層５として、層厚１００ｎｍのＡｇＰｄＣｕ合金層を、それぞれスパッタリングにより形成した。
【００３０】
信号増強層４は、ＳｉＯ２のターゲット上にＡｇチップを置いて成膜した。これら第１の誘電体層１、相変化記録層２、第２の誘電体層３、信号増強層４、金属反射層５は、同一のスパッタリング装置内で形成した。その後、アクリル系の紫外線硬化樹脂を用いて、スピンコート法により、保護層６を形成した。
【００３１】
〔実施例２〕
実施例１における信号増強層４を、層厚１５ｎｍの酸化白金層に代え、他の層は実施例１と同様にして、光記録媒体を作成した。
【００３２】
酸化白金層は、白金ターゲットを用いて、アルゴン（Ａｒ）に酸素を加えた雰囲気中において、スパッタリングにより成膜した。このとき、アルゴンの流量は、１５sccm、酸素の流量は、６sccmとした。
【００３３】
相変化型光記録媒体においては、一般に、記録再生を行う前に、成層直後はアモルファスである相変化記録層を結晶化させるため、レーザビームを照射して熱処理を行う初期化と呼ばれる作業が行われる。実施例１の光記録媒体及び後述する比較例の光記録媒体でも同様にこの初期化を行うが、この実施例２の光記録媒体においては、この初期化による加熱処理により、金属酸化層（酸化白金層）中の金属酸化物が加熱分解し、金属微粒子が生成される。
【００３４】
〔比較例〕
図２は、比較例における光記録媒体の構成を示す断面図である。
【００３５】
この比較例においては、図２に示すように、信号増強層４を設けずに、ＡｇＰｄＣｕ合金層からなる金属反射層５の層厚を２００ｎｍとして、他は実施例１における光記録媒体と同様に構成した。なお、この比較例１の構成は、従来の相変化型光記録媒体と同様の構成からなるものである。
【００３６】
〔各実施例と比較例との対比〕
以下の〔表１〕に、各実施例及び比較例の光記録媒体における再生信号のジッター値を示す。ジッター値は、光記録媒体の記録再生特性を示す数値のひとつであり、値が低いほど好ましい。ここで用いた光学系は、レーザビームの波長λが６３５ｎｍであり、光ピックアップの対物レンズの関口数ＮＡが０．６であった。記録パワーは、それぞれの光記録媒体で最適化し、再生パワーは、０．７ｍＷに固定して測定を行った。〔表１〕に示した記録容量は、線速度を変えることにより変化させた直径１２０ｍｍのディスク１枚当たりの値である。
【表１】
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【００３７】
〔表１〕に示すように、「ＤＶＤ」に相当する記録容量においては、各実施例及び比較例とも、ジッター値は７％前後の低い値となっている。容量を上げて高密度の記録をすることによって、ジッター値は徐々に劣化する。しかし、各実施例においては、ジッター値の上昇傾向は緩やかであり、６ＧＢ相当の高密度記録時においても、システムが破綻するジッター値１５％を下回っている。このことは、本発明に係る光記録媒体が、高密度記録に有効であることを示している。また、各実施例の光記録媒体において、記録信号は通常の相変化型光記録媒体と同様に行え、また、情報信号の消去及び書き換えが可能であることも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る光記録媒体の構成を示す断面図である。
【図２】比較例における光記録媒体の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    第１の誘電体層
２    相変化記録層
３    第２の誘電体層
４    信号増強層
５    金属反射層
６    樹脂保護層
１１  透明基板
２１  レーザビーム
【図１】
2006179123.tif 000004
【図２】
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