(57)【要約】【課題】波長５００ｎｍ以下の光によって情報の記録及び再生が可能であり、且つ良好な記録再生特性を有する光記録媒体を提供する。【解決手段】基板とこの基板上に形成された記録層とを有する光記録媒体において、記録層が、記録光の照射により発熱する金属層と、この発熱により上昇した温度下で金属層の金属と反応し得る元素を遊離状態で含有する保護層とを有し、記録光の照射によって、金属層の金属と、この金属層へ移動した遊離状態の元素とが反応することを特徴とする光記録媒体。【選択図】図１
2008004190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板上に形成された記録層とを有する光記録媒体において、
前記記録層が、記録光の照射により発熱する金属層と、この発熱により上昇した温度下で該金属層の金属と反応し得る元素を遊離状態で含有する保護層とを有し、
記録光の照射によって、前記金属層の金属と、この金属層へ移動した遊離状態の前記元素とが反応することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
前記金属層の金属が、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｒ及びＷからなる群より選択される少なくとも一つの元素である請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記金属層が、さらにＹ又はＮｂを含有する請求項２に記載の光記録媒体。
【請求項４】
前記保護層が、硫化物を含有する請求項１から３のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記保護層が、ＺｎＳ−ＳｉＯ2からなる請求項１から４のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項６】
前記の遊離状態の元素が硫黄であり、記録光の照射によってこの硫黄と前記金属層の金属とが反応して該金属層内で金属硫化物を形成する請求項１から５のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項７】
前記金属層と前記保護層は隣接している請求項１から６のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項８】
前記記録層を複数有する請求項１から７のいずれかに記載の光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録層に無機材料を用いた光記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低価格で電子情報を保存できる光記録媒体として追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）が多く使われている。この追記型光記録媒体の代表的な構造としては、透明な円盤状の基板上に、有機色素系材料等からなる記録層と、金等の金属からなる反射層と、樹脂等からなる保護層とをこの順に積層したものが挙げられる。
【０００３】
最近、映像情報を保存する光記録媒体として、ＣＤ−Ｒより高密度記録可能なＤＶＤ−Ｒが多く使われるようになっている。このＤＶＤ−Ｒは、通常、透明な円盤状の基板上に、有機色素からなる記録層と、反射層と、保護層とをこの順に積層してなるディスクを２枚用意し、これら記録層を内側にして貼り合わせてなる構造を有する。あるいは、このディスクの一つとこのディスクと同じ形状の円盤状保護基板とを貼り合わせてなる構造を有する。このＤＶＤ―Ｒの記録・再生は、ＣＤ−Ｒに用いられるレーザー波長７８０ｎｍより短い６３０ｎｍの波長を用いて行われる。この短波長化により高密度記録を達成している。使用レーザーの波長が短いほど高密度化が可能である。
【０００４】
近年、レーザー技術の進展により青色レーザー等の短波長レーザーが開発されている。このレーザーを用いた光記録媒体としてＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）が市販されている。この記録媒体は、レーザー光を０．１ｍｍという薄い光透過層側から記録層に照射することにより高ＮＡのレンズを使用可能にしてＤＶＤ−Ｒと同じ基板サイズで２５ＧＢという高密度を達成したものである。今後、ＨＤ（ハイデフィニッション）記録の普及が予想されている。そこでさらなる高密度記録可能な光記録媒体が望まれている。その高密度化の一つとして記録層を複数層設ける多層化が検討され始めている。
【０００５】
しかしながら、従来のＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒに用いられる色素記録層は、従来のシステムで用いられる記録波長の光を吸収して発熱変形するように設計されたものである。したがって、先に述べた青色レーザー等の波長５００ｎｍ以下の記録光で大きな光学特性の変化を得ることが困難である。このため、これまでと異なる例えば波長５００ｎｍ以下の記録再生用レーザーを用いる新規な光記録方法に適した、新規な光記録媒体の開発が必要とされている。
【０００６】
また、光記録媒体において望ましい記録再生特性を達成するためには様々な特性が要求されるが、特に光学的な特性として光反射率が重要である。しかしながら、従来の色素系材料を用いた記録層では、反射率が低いという問題がある。また、色素材料を用いた記録層で複数層の記録層を有する多層ディスクを作製し記録する場合、光入射側より手前の層に記録した際その色素材料が熱変形する。そのためこの個所に当たった光が回折により記録した層より奥側（光入射側と反対側）に照射される光量が低下し、トラッキング等のサーボ性能に影響を及ぼすという問題がある。また、色素材料による吸収率が大きいため、透過率が小さくなり光入射側から見て記録層より奥側へ照射されるレーザー光量が十分でなく記録に必要な光量が得られないという問題もある。その結果、多層ディスクに適用するのが困難であるという問題がある。また、上記有機系材料は、材料自体のコスト及び製造の歩留り等の面からコストが高い。
【０００７】
これらの問題に対して、有機色素等に比べて安価な無機系材料を用い、蒸着法やスパッタ法等のコスト的に優れた方法で、記録層を構成するようにしたものが提案されている。このような無機材料記録層を用いたものとしては、例えば、金属硫化物を用いたものが提案されている（特許文献１：特開平２−１５２０２９号公報参照）。この提案された発明における記録原理は、レーザー光により昇温し硫黄と反射層の金属例えば銀を反応させて硫化物を形成することにより光学的変化を起こさせるものである。この発明は記録層にＳ（硫黄）を用いたものであるが、硫黄は反応性が高く常温で不安定であるため一般に光ディスクの製造に用いられている蒸着やスパッタ法を用いて薄膜の状態に均一に形成することは困難である。従って、多層ディスク用の記録層としては適していない。
【特許文献１】特開平２−１５２０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、波長５００ｎｍ以下の光によって情報の記録及び再生が可能であり、且つ良好な記録再生特性を有する光記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板と該基板上に形成された記録層とを有する光記録媒体において、前記記録層が、記録光の照射により発熱する金属層と、この発熱により上昇した温度下で該金属層の金属と反応し得る元素を遊離状態で含有する保護層とを有し、記録光の照射によって、前記金属層の金属と、この金属層へ移動した遊離状態の前記元素とが反応することを特徴とする光記録媒体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波長５００ｎｍ以下の光によって情報の記録及び再生が可能であり、且つ良好な記録再生特性を有する光記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した光記録媒体及び光記録方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の光記録媒体の一実施形態を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態の光学記録媒体は、基板１１上に反射層１２、保護層１３、金属層１４、保護層１５及び光透明層１６がこの順に積層されて形成されている。光透明層１６がレーザー光入射側となる。
【００１３】
基板１１及び光透明層１６は、光学記録媒体を傷や酸化から保護する役割を担う保護材である。
【００１４】
光透明層１６は、レーザー光を金属層１４まで到達させて記録再生を行う必要があるため、レーザー光に対して透明な材料、或いは光吸収が生じたとしても無視できる程度に小さい（例えば、吸収率１０％以下）材料を使用する。光透明層１６の材料の例としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクレート、ポリオレフィン系樹脂等の各種の樹脂又はガラス等が挙げられる。基板と光透明層の厚みは、所望の保護機能に応じて適宜設定することができる。
【００１５】
なお、本実施の形態ではレーザー光を光透明層１６の側から入射させる構成を示しているが、基板１１の側からレーザー光を入射させる構成であってもよい。この場合は、基板１１をレーザー光に対して透明な材料により形成する必要があり、さらに、反射層１２、保護層１３、金属層１４、及び保護層１５を図１に示した場合とは逆の順で積層する。
【００１６】
光透明層１６は、成形等により所定の形状に作製した基板を用いてもよいし、シート状のものを所定の形状となるように加工したものを用いてもよい。その材料としては、記録再生に用いるレーザー光に対して透明な紫外線硬化樹脂を用いることができる。光透明層の膜厚がむらなく所定の膜厚範囲内となるように作製できれば、これらに限定されない。
【００１７】
ここでいう光透明層１６とは、後に述べる保護層１５からみてレーザー入射側に作製されている透明な層全体を指すものとする。例えば、透明なシートを透明な紫外線硬化樹脂によって貼り合わせた場合、これらの全体を光透明層１６と称することとする。
【００１８】
光透明層１６及び基板１１の少なくともいずれか一方の表面には、レーザー光線を導くための案内溝或いはピットが、金属層１４の位置する側に形成されていることが好ましい。
【００１９】
保護層１３及び保護層１５は、記録材料の保護と、金属層１４での効果的な光吸収を可能にするといった光学特性の調節とを主な目的として設けられる。保護層１３，１５に用いられる材料例としては、金属層１４の金属と反応して硫化物を形成することが可能な遊離硫黄を含有するＺｎＳ等の硫化物、或いはその硫化物と酸化物誘電体との混合物（例えばＺｎＳ−ＳｉＯ2）等が挙げられる。このＺｎＳ−ＳｉＯ2は、遊離しているＳ（硫黄）が拡散により記録層であるＧｅＳｂＴｅに移動し物性を変化させる性質を有している（ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．３４０１  Ｐ．２４−３２を参照）。保護層の厚みは耐久性の点から１０ｎｍ以上が好ましく、さらに耐熱性の点から２０ｎｍ以上がより好ましく、生産性の点から２００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましい。
【００２０】
保護層に使用される材料が記録再生に使用するレーザー光の波長において吸収があると光学特性及び記録再生特性に影響を及ぼすので、保護層には、使用するレーザー光の波長においてできる限り吸収がない材料を用いた方が好ましい。
【００２１】
反射層１２は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＴｉ等の金属、或いは適宜選択された金属の合金により形成することができる。反射層１２は、放熱効果や金属層１４での効果的な光吸収等の光学的効果を得るために設けられる。その膜厚は１ｎｍ以上であることが好ましい。これは、反射層１２を１ｎｍ以上とすることにより、膜を均一な層状にすることができるので、熱的及び光学的な効果の低下を抑制できるからである。なお、反射層１２の膜厚の上限は特には限定されないが、２００ｎｍ以下であることが好ましい。良好な記録感度を得ることができるからである。反射層１２と保護層１３との間に、特開２００３−０１６６８７号公報に記載されているように、反射層１２の劣化を防止するために界面層を設けてもよい。この界面層の材料としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｇｅ又はＴａの窒化物あるいは酸窒化物、ＣやＳｉＣ等の炭化物を用いることができる。界面層の厚みは例えば１〜１０ｎｍの範囲で適宜設定できる。
【００２２】
本実施の形態の記録層は、金属層１４と保護層１３、１５とからなり、金属層１４は、保護層に含まれる遊離元素硫黄と高温下で反応し得る元素から構成されている。金属層１４の金属は、高温下で硫黄と反応し安定で毒性のない硫化物を形成するＡｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｒ、Ｗから選択される少なくとも一つの元素を用いることが好ましい。また、安定性を高めるためにＹ、Ｎｂ等の安定剤を微量添加してもよい。さらなる安定性を高めるために、特に金属層１４がＡｇ合金の場合、窒化物等の薄い膜（例えば厚み１〜３ｎｍ）で金属層１４を挟んだ構成にしてもよい。
【００２３】
金属層１４は、波長５００ｎｍ以下で低い反射率を示す有機系色素材料とは異なり、未記録状態で金属状態の光学特性を有する。この金属層は、波長５００ｎｍ以下の光に対して吸収を示す、すなわち高い反射率を示すものである。この金属層は、波長５００ｎｍ以下の所定パワーの記録光を照射されると吸収があるので発熱により昇温する。それに伴って隣接している保護層も昇温し、保護層中の硫黄が拡散し金属層中に浸入する。この金属層は発熱により高温となっているため金属層の金属が硫黄と結合し硫化物を形成する。硫化物が形成されることにより記録層である金属層の光学特性が変化する。これにより反射率が変化し、再生時に光量変化として検出され信号再生が可能となる。前記反応は非可逆であるため、本実施の形態は追記型光記録媒体に好適である。金属層の膜厚は、連続膜となる２ｎｍ以上であれば記録層として機能するが、厚さの上限は記録感度に影響を及ぼすので１００ｎｍ以下が望ましい。また、記録層を２層以上有する多層ディスクの場合は、透過率をある程度大きくする必要が生じるため２〜１０ｎｍが望ましい。
【００２４】
金属層を形成する具体的な手法としては、例えば金属の単体からなるスパッタターゲットを用いて、アルゴン雰囲気中でスパッタリング法により成膜を行う方法が挙げられる。さらに、スパッタリング法の他、蒸着法によっても記録層を容易に成膜可能である。
【００２５】
なお、本発明は、図１に示した光記録媒体に限定されるものではなく、種々の構成に適用することが可能である。例えば、反射層１２を設けない構成や、保護層１３及び保護層１５の一方を必要に応じて設けない構成としてもよい。
【００２６】
記録層の上面及び／又は下面には、記録再生特性を調整するための中間層を追加してもよい。
【００２７】
少なくとも基板と記録層とを備えるディスクを２枚貼り合わせてなる２層構造とすることもでき、また、このディスクと、このディスクと同じ形状の円盤状保護基板とを貼り合わせてなる構造も可能である。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の光記録媒体の他の一実施形態を示す断面図である。本実施の形態の光記録媒体は、レーザー光入射側から第２の情報層２０７〜２０９及び第１の情報層２０２〜２０５を有する。そして、第１の情報層と第２の情報層が中間層２０６を介して積層された多層構造を有する。第１の情報層は基板２０１上に設けられ、第２の情報層のレーザー光入射側に光透明層２１０が設けられている。
【００２９】
第１の情報層は、レーザー光入射側から、保護層２０５、金属層２０４、保護層２０３及び反射層２０２が積層されて形成されている。第２の情報層は、レーザー光入射側から、保護層２０９、金属層２０８及び保護層２０７が積層されて形成されている。
【００３０】
本実施の形態の光記録媒体は、一方向からのレーザー光入射によって第１の情報層２０２〜２０５、第２の情報層２０７〜２０９両方への記録、再生を可能とする構成を有する。このため、第２の情報層は光透過性を有する必要がある。第１の情報層に対する情報の記録再生は第２の情報層を透過した光で記録を行うため、記録感度を高く設計することが好ましい。
【００３１】
また、第２の情報層は、信号の記録前後での透過率の変化量が小さいことが好ましい。例えば、透過率の変化量が１０％以下であることが好ましい。透過率の変化量をこのように設定することで、第２の情報層への記録の有無によらず、第１の情報層の再生信号振幅を安定して得ることが可能となる。その結果、安定したトラッキングを得ることが可能となる。
【００３２】
第２の情報層及び第１の情報層に含まれる金属層２０４、２０８は、実施の形態１で説明した光記録媒体の金属層１４と同様の材料を用いて形成可能であり、同様の機能を有するように形成することができる。
【００３３】
さらに、金属層２０４、２０８（特に第２の情報層に含まれる金属層２０８）の膜厚は、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。この理由は、実施の形態１の光記録媒体の金属層１４で説明した理由に加えて、金属層を１０ｎｍ以下とすることで十分高い透過率を得ることが可能となり、情報層を複数積層する場合に特に好適だからである。
【００３４】
また、保護層、反射層も実施の形態１で説明した光学記録媒体の保護層及び反射層と同様の材料を用いて形成可能であり、同様の機能を有するように形成することができる。
【００３５】
中間層２０６は、第１の情報層と第２の情報層とを光学的に分離するために設ける層であり、紫外線硬化樹脂等のレーザー光に対して透明な材料で形成することができる。その膜厚は、各情報層を分離可能な程度に厚く、かつ２つの情報層が対物レンズの集光可能な範囲内となるような膜厚とすればよい。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、第２の情報層が反射層を有しない構成を示したが、第２の情報層が反射層を有する構成や、保護層２０７を２層とする構成等、様々な構成をとることができる。
【００３７】
以上に情報層が２層の場合の光記録媒体について説明したが、これに限定されず、ｍ層（ｍは２以上の整数）積層した構成であってもよい。このとき、複数の情報層のうち少なくとも１層以上に、書き換え可能な情報層や再生専用の情報層を用いることもできる。この場合、１回のみ記録し消去したくない情報と、書き換えたい情報や再生専用の情報とを、１枚の媒体に共存させることができるため、利便性が高く、種々の用途への適用が可能な光記録媒体を提供することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
【００３９】
［実施例１］
本実施例の光記録媒体として図１に示す光記録媒体を作製した。
【００４０】
基板１１として、厚さ１．１ｍｍ、直径１２０ｍｍのディスク状ポリカーボネート板で、表面にスパイラル状の幅０．２５μｍ、溝のピッチが０．３２μｍ、深さ２０ｎｍの溝が形成されているものを用いた。
【００４１】
この基板上に、反射層、保護層、記録層、保護層を形成した。各層の膜厚は光学設計により記録部分と未記録部分の反射率差が大きくなるように決定した。反射層はＡｌＣｒを、保護層はＺｎＳ−ＳｉＯ2をスパッタリング法により形成した。次にスパッタリング法により金属層１４を１０ｎｍ形成した。このとき、ＡｇＹの単体からなるスパッタターゲットを用い、アルゴン雰囲気中でスパッタリングを行った。その後、保護層としてＺｎＳ−ＳｉＯ2をスパッタリング法により形成した。最後に、光透明層１６としてポリカーボネートからなるシートを紫外線硬化樹脂を用いて接着し、本発明の記録媒体を得た。
【００４２】
次に、得られた光ディスクを、波長４０５ｎｍのＧａＮレーザダイオードを光源に用いた光ディスク記録再生装置を用いて評価した。対物レンズの開口数は０．８５である。２Ｔマーク長を０．１５μｍ、ディスク回転速度を線速４．９２ｍ／ｓとした。ディスクの特性評価は、２Ｔマークの単一信号を適正なレーザーパワーで溝部に記録し、得られた再生信号のＣ／Ｎ比を測定した。但し、ここで溝部とは基板１１に形成された凸凹状のトラックのうち、レーザー入射光側に近い側のトラックと定義する。得られたＣＮ比は、実用上問題ないレベルであった。
【００４３】
［実施例２］
実施例１において金属層ＡｇＹの代わりにＧｅを用いた以外は実施例１と同様な光記録媒体を作製した。実施例１と同様に光ディスク記録再生装置を用いて評価したが、得られたＣＮ比は、実用上問題ないレベルであった。
【００４４】
［実施例３］
実施例１において金属層ＡｇＹの代わりにＢｉを用いた以外は実施例１と同様な光記録媒体を作製した。実施例１と同様に光ディスク記録再生装置を用いて評価したが、得られたＣＮ比は、実用上問題ないレベルであった。
【００４５】
［実施例４］
本実施例の光記録媒体として、図２に示す光記録媒体を作製した。記録層を２層有する多層タイプの記録媒体である。基板は、実施例１と同様なものを使用した。
【００４６】
光記録媒体の作製手順は以下のとおりである。
【００４７】
まず、基板２０１の溝が形成された表面上に第１の情報層として反射層２０２、保護層２０３、金属層２０４、保護層２０５を順次成膜した。次に、中間層２０６として紫外線硬化樹脂を塗布し、基板２０１と同様の溝を表面に転写した。次に、第２の情報層として保護層２０７、金属層２０８、保護層２０９をこの順に形成した。最後に、光透明層２１０としてポリカーボネートからなるシートを紫外線硬化樹脂を用いて接着した。各層に使用した材料は実施例１と同じである。各層の膜厚は、２つの情報層からの反射率と信号振幅が同等になる条件の範囲を光学設計によって導き出し、この範囲の中から、第２の情報層の十分な透過率と、第１の情報層の高い記録感度が得られる膜厚とした。
【００４８】
実施例１と同様に光ディスク記録再生装置を用いて評価したが、得られたＣＮ比は、両層とも実用上問題ないレベルであった。
【００４９】
以上の説明からも明らかなように、保護層の遊離元素と高温において反応する金属からなる金属層とその遊離元素を含む保護層からなる記録層を基板上に形成し、波長５００ｎｍ以下の光を用いることで、情報の記録再生が可能であるとわかった。また、金属層の膜厚を薄くした記録層を形成することにより、記録層を複数層有する多層タイプの光記録媒体の提供が可能となった。特に、記録材料として金属硫化物を形成することで、いわゆるＤＶＤ−Ｒ等の既存の追記型光ディスクを上回る極めて微細なピットの形成が可能となり、記録密度のさらなる向上が可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における光記録媒体の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における光記録媒体の断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１、２０１：基板
１２、２０２：反射層
１３、１５、２０３、２０５、２０７、２０９：保護層
１４、２０４、２０８：金属層
１６、２１０：光透明層
２０６：中間層
【図１】
2008004190.tif 000003
【図２】
2008004190.tif 000004