JP2004030843A

JP2004030843A - 情報記録再生媒体

Info

Publication number: JP2004030843A
Application number: JP2002188831A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Togashi; 富樫　孝宏; Masataka Yamaguchi; 山口　政孝; Yoichi Okumura; 奥村　陽一
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29
Also published as: EP1376562A2; US20040001424A1; US6906995B2; EP1376562A3

Abstract

【課題】情報記録と情報再生の他、光を透過させる機能を担っている記録層を効果的に冷却等することが可能な構造を有する情報記録再生媒体を提供する。
【解決手段】光を透過させる機能を担っている記録層２１を有するレイヤー“０”を、中間層１７上に積層された放熱層１８と反射層１９とエンハンス層２０と記録層２１を備えて形成する。反射層１９は光に対して半透明、放熱層１８は中間層１７より高い熱伝導率を有すると共に、中間層１７の屈折率より高く且つ屈折率３より小さな値の屈折率ｎに設定し、更に放熱層１８の膜厚ｄを屈折率ｎと光の波長λと任意の整数Ｎに基づいて決められた所定条件の範囲内の値に設定する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録と再生が可能な情報記録再生媒体に関し、特にその情報記録再生媒体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光を利用して情報記録と再生を行う情報記録再生媒体（以下「光ディスク」という）の大容量化に対する要求が高まっている。
【０００３】
かかる要求に対し、２つの記録層を有するいわゆる２層記録方式の相変化型光ディスクが研究開発され、１つの記録層のみを有する相変化型光ディスクに比して約２倍の記録容量を実現している。
【０００４】
図８は、この相変化型光ディスクの一般的な構造を模式的に示した断面図であり、第１番目の記録層９を有するレイヤー“０”と、第２番目の記録層４を有するレイヤー“１”とが設けられている。
【０００５】
更に、記録層４，９は、レーザー光による加熱とその除熱に応じて結晶相とアモルファス相との何れかに相変化する化合物で形成されており、その相変化によって情報を何回でも書き換えることが可能となっている。
【０００６】
ここで、レイヤー“１”は、基板１上に順次積層された反射層２、エンハンス層３、上述の記録層４、保護層５によって形成されている。
【０００７】
レイヤー“０”は、保護層５上の中間層６を介して順次積層された反射層７、エンハンス層８、上述の記録層９、保護層１０によって形成されている。
【０００８】
そして、保護層１０上に積層されたカバー層１１と基板１とによって、相変化型光ディスクの内部構造を全体的に被覆し保護している。
【０００９】
かかる構造の相変化型光ディスクにおいて、カバー層１１側より入射する所定パワーのレーザー光によって、情報記録と情報再生が行われる。
【００１０】
すなわち、情報記録に際し、レイヤー“０”の記録層９に対し、合焦した記録用レーザー光が入射すると、その記録層９への情報記録が行われる。
また、レイヤー“１”の記録層４に対し、合焦した記録用レーザー光が入射すると、その記録用レーザー光はレイヤー“０”を透過して記録層４に入射し、いわゆるダイレクトオーバーライトによって記録層４への情報記録が行われる。
【００１１】
また、情報再生に際し、レイヤー“０”の記録層９に対し、合焦した再生用レーザー光が入射すると、記録層９等が再生用レーザー光を反射し、その反射光に含まれている記録情報を再生装置に信号処理等させることで、情報再生を行わせる。
【００１２】
また、レイヤー“１”の記録層４に対し、合焦した再生用レーザー光が入射すると、レイヤー“０”を透過してきた再生用レーザー光を記録層４等が反射し、その反射光に含まれている記録情報を再生装置に信号処理等させることで、情報再生を行わせる。
【００１３】
このように、２層記録方式の相変化型光ディスクは、情報記録と再生が可能な記録層を２層備えることによって大容量化を図り、例えば長時間の映画や高精細画像等の大量のデータを記録再生し得るストレージメディア等として注目されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の２層記録方式の相変化型光ディスクにあっては、図８に示した構造的特徴から解るとおり、レイヤー“０”の記録層９における冷却効果が小さい。
【００１５】
このため、レイヤー“０”の記録層９に再生用のレーザー光が入射すると、吸収されたレーザー光により生じる熱が逃げにくいため、すでに記録されている情報が劣化し易いという問題があった。
【００１６】
また、記録層９にダイレクトオーバーライトする際、記録時の冷却効果が悪いため、記録時のバイアスパワーを低く設定せざるを得ず、以前に記録された情報の消去率が悪いという問題があった。
【００１７】
更に又、レイヤー“１”は基板１側に近接して設けられており、レーザー光を透過する機能を担っていないことから、例えばレイヤー“１”と基板１との間に、記録層４の冷却効果を高めるために熱伝導率の良い十分厚い金属層を形成することが可能であるが、レイヤー“０”の記録層４に対する冷却効果を高めるためには、同様の十分に厚い金属層を形成することは極めて困難である。
【００１８】
つまり、レイヤー“１”に対して設けられるのと同様の厚い金属層を単にレイヤー“０”に対して設けることとすると、入射してくるレーザー光はその金属層によって遮光されてしまい、その結果、レイヤー“１”の記録層４に対して情報記録と情報再生を行うことが困難となる。
【００１９】
このため、レイヤー“１”のみを有している、いわゆる１層記録方式の相変化型光ディスクにおいて記録層の冷却効果を高めるために行われている上述の金属層を設けるという手法は、２層記録方式の相変化型光ディスクに形成されているレイヤー“０”の記録層９を冷却するためにそのまま適用することが困難であり、こうした困難性を打開し得る新規技術の開発が極めて重要となっている。
【００２０】
本発明は従来の課題に鑑みてなされたものであり、情報記録と情報再生の他、光を透過させる機能を担っている記録層を効果的に冷却等することが可能な構造を有する情報記録再生媒体を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の情報記録再生媒体は、光による情報記録と情報再生が可能な複数の記録層を備えた情報記録再生媒体であって、前記記録層のうち、他の記録層への情報記録と情報再生を行うために前記光を透過させる機能を担っている記録層に対して積層された反射層と放熱層と中間層を備え、前記反射層は前記光に対して半透明であり、前記放熱層は前記中間層より高い熱伝導率を有すると共に、前記中間層の屈折率より高く且つ屈折率３より小さな値の屈折率であり、当該屈折率をｎ、前記光の波長をλ、任意の整数をＮとした場合に、
【００２２】
【数２】

の関係を満足する膜厚ｄに形成されていることを特徴とする。
【００２３】
かかる構造を有する情報記録再生媒体は、記録の際に生じる熱を効率良く放熱し、適切な記録特性を確保すると共に、他の記録層の記録再生に十分な光を透過させ得る透過率を確保する。
【００２４】
更に、放熱層が上述の条件を満足する膜厚ｄで形成されることで、光に対する反射層の光透過率が高くなり、透過した光による他の記録層への適切な情報記録や情報再生を実現する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態の情報記録再生媒体を図１乃至図７を参照して説明する。なお、本実施形態の情報記録再生媒体として、相変化型光ディスクについて説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態の相変化型光ディスクの構造を示した縦断面図であり、厚み方向の構造を一部破断して示したものである。
【００２７】
図２は、積層構造を有する本相変化型光ディスクの各層の材質及び屈折率を具体的に例示列挙した図である。
【００２８】
図１及び図２において、この相変化型光ディスクは、第１番目の記録層２１を有するレイヤー“０”と、第２番目の記録層１５を有するレイヤー“１”とが設けられている。
【００２９】
すなわち、レイヤー“１”は、基板１２上に順次積層された反射層１３と、エンハンス層１４と、上述の記録層１５、保護層１６とを備えて形成されている。
【００３０】
また、レイヤー“０”は、保護層１６上の中間層１７を介して順次積層された放熱層１８と、反射層１９、エンハンス層２０、上述の記録層２１、保護層２２とを備えて形成されている。
【００３１】
そして、保護層２２上に積層されたカバー層２３と上述の基板１とによって、相変化型光ディスクの内部構造を全体的に被覆し保護している。
【００３２】
ここで、基板１はポリカーボネート等の硬質樹脂で形成され、更に中間層１７とカバー層２３は、所定波長λのレーザー光に対して透明な樹脂、例えばポリカーボネート等で形成されている。
【００３３】
記録層１５，２１は、上述のレーザー光による加熱とその除熱に応じて結晶相とアモルファス相の何れかに相変化するＳｂ−Ｔｅ共晶系材料（例えば、Ｇｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ化合物）で形成されている。また、図２に例示するように結晶状態とアモルファス状態での屈折率が変化し、その相変化によって情報を何回でも書き換えることが可能となっている。
【００３４】
反射層１３，１９は、純銀（Ａｇ）の薄膜又はバルク若しくはＡｇＴｉ合金薄膜で形成されている。
【００３５】
また、詳細については後述するが、反射層１９は、上述のレーザー光に対して約５０％程度の透過率、すなわち半透明性を設定すべく極めて薄く形成されており、具体的には約５〜２０ｎｍの範囲内の膜厚又は層厚で形成されている。
【００３６】
エンハンス層１４，２０と保護層１６，２２は、上述のレーザー光に対して透明なＺｎＳ−ＳｉＯ_２等の誘電体薄膜等で形成されている。
【００３７】
放熱層１８は、中間層１７より高い熱伝導率を有すると共に、上述のレーザー光に対して透明なＺｎＳ−ＳｉＯ_２等の誘電体薄膜等で形成され、中間層１７の屈折率ｎ_１７より大きく且つ３以下の範囲内の屈折率ｎに設定されている。更に、放熱層１８の膜厚ｄが次式（１）で表される条件を満足する値に決められている。なお、係数Ｎは正の整数である。
【００３８】
【数３】

より具体的には、レーザー光の波長λが４０５ｎｍの整数Ｎ倍の波長であって、放熱層１８の屈折率ｎが２．３１の場合、放熱層１８の膜厚ｄは約１００〜１５０ｎｍの範囲に設定されている。
【００３９】
かかる構造を有する本相変化型光ディスクは、カバー層２３側より入射する所定パワーのレーザー光によって、情報記録と情報再生が行われる。
すなわち、情報記録に際し、レイヤー“０”の記録層２１に対し、合焦した記録用レーザー光が入射すると、その記録層２１への情報記録が行われる。
【００４０】
また、情報記録に際し、レイヤー“１”の記録層１５に対し、合焦した記録用レーザー光が入射すると、その記録用レーザー光はレイヤー“０”を透過して記録層１５に入射し、記録層１５への情報記録、すなわちダイレクトオーバーライトが行われる。
【００４１】
ここで、レイヤー“０”へのダイレクトオーバーライトの際、放熱層１８が記録用レーザー光によって生じる記録層２１の熱をエンハンス層２０と反射層１９を介して吸熱し、記録層２１の良好な記録を補助する。
【００４２】
更に、詳細については後述するが、放熱層１８の屈折率ｎと膜厚ｄが上述した式（１）等の条件を満足すべく決められているため、レイヤー“０”の透過率が低下しないようになっている。このため、記録用レーザー光を適切なパワーのまま記録層１５側に透過し、適切な情報記録を行うことを可能にしている。
【００４３】
一方、情報再生に際し、レイヤー“０”の記録層２１に対し、合焦した再生用レーザー光が入射すると、記録層２１が再生用レーザー光を反射し、その反射光に含まれている記録情報を再生装置等に信号処理等させることで、情報再生を行わせる。
【００４４】
また、レイヤー“１”の記録層１５に対し、合焦した再生用レーザー光が入射すると、レイヤー“０”を透過してきた再生用レーザー光を記録層１５が反射し、その反射光に含まれている記録情報を再生装置等に信号処理等させることで、情報再生を行わせる。
【００４５】
次に、本相変化型光ディスクの効果を図３及び図５を参照して説明する。
すなわち、放熱層１８を設け、更にその屈折率ｎを中間層１７の屈折率ｎ_１７より大きく且つ３より小さな値に設定すると共に、膜厚ｄを上記式（１）の条件に基づいて設定することにより得られる効果を説明する。
【００４６】
なお、図３は、放熱層１８の屈折率ｎと反射層１９の透過率との関係を表したものである。更に、記録層２１が結晶状態のときの反射率を１０％、アモルファス状態のときの反射率を３％、反射層１９の透過率を約５０％とした場合を示している。
【００４７】
図４は、記録層にダイレクトオーバーライトした回数（オーバーライトサイクル）とジッターの関係を表したものであり、放熱層を設けた場合と設けない場合、及び放熱層の膜厚を変化させた場合について示している。
【００４８】
この図４から解るように、放熱層を設けることによってジッターの悪化を抑えることができる。また、ジッターが１５％を超えると記録再生に問題が生じるため、放熱層の膜厚を約４０ｎｍ以上に設定することが好ましい。
【００４９】
図５は、図３の場合と同じ条件の下で放熱層１８の屈折率ｎと膜厚ｄの関係を表したものである。
【００５０】
まず、図３において、反射層１９を図２に示した純銀（Ａｇ）の薄膜又はバルク若しくはＡｇＴｉ合金薄膜の何れで形成した場合でも、ほぼ同様の結果が得られ、特に、反射層１９の透過率は、放熱層１８の屈折率ｎが中間層１７の屈折率ｎ_１７（約１．６１２５）より大きくなるのに従って増加していき、屈折率ｎが約３のときに飽和し、屈折率ｎが約３を超えると減少する。
【００５１】
したがって、反射層１９の透過率は放熱層１８の屈折率ｎに依存するという特性を有しており、放熱層１８の屈折率ｎが、ｎ_１７≦ｎ≦３の範囲内であれば、金属又は合金で形成される反射層１９の透過率を高めることができる。
【００５２】
そこで、放熱層１８の屈折率ｎが上述のｎ_１７≦ｎ≦３の範囲内となるときの膜厚ｄを表したのが図５である。
【００５３】
なお、同図中、放熱層１８をＡｇＴｉ合金薄膜で形成した場合における屈折率ｎと膜厚ｄの関係を特性曲線Ｌ２で表し、特性曲線Ｌ２の変化傾向の範囲を、近似曲線Ｌ１とＬ３で表している。
【００５４】
図５から解るように、膜厚ｄを約１００〜１５０ｎｍの範囲内の何れかの値に設定すると、放熱層１８の屈折率ｎを、ｎ_１７≦ｎ≦３の範囲内に設定し、更に反射層１９の透過率を高めることができる。
【００５５】
そして、これらの膜厚ｄと屈折率ｎとの相関関係を数式化したのが上記式（１）である。
【００５６】
つまり、特性曲線Ｌ２の変化傾向の範囲の上限を近似する近似曲線Ｌ１は、１５λ／５０ｎ＋Ｎ×λ／２ｎで表され、変化傾向の範囲の下限を近似する近似曲線Ｌ３は、２λ／５０ｎ＋Ｎ×λ／２ｎで表される。
【００５７】
したがって、これらの近似曲線Ｌ１，Ｌ３の範囲内の何れかの条件を満足するように、放熱層１８の膜厚ｄと屈折率ｎを設定することにより、反射膜１９の透過率を高めることができ、レーザー光の強度を低下させることなく適切なダイレクトオーバライトを行うことができる。
【００５８】
なお、図５は、放熱層１８をＡｇＴｉ合金薄膜で形成した場合における屈折率ｎと膜厚ｄの関係を表しているが、放熱層１８を純銀（Ａｇ）の薄膜又はバルクで形成しても、同様の特性が得られる。よって、放熱層１８を純銀（Ａｇ）の薄膜又はバルクで形成し、上記式（１）の条件を満足するように、放熱層１８の膜厚ｄと屈折率ｎを設定してもよい。
【００５９】
更に、放熱層１８の屈折率ｎと膜厚ｄを上記式（１）の条件に基づいて設定し、更に放熱層１８を反射層１９よりも高い熱導電率を有する材質、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ_２等の誘電体薄膜等で形成することにより、レイヤー“０”の記録層２１がダイレクトオーバライトの際に過度に加熱するのを未然に防止することができる。このため、記録再生の品質に優れ且つ大容量の相変化型光ディスクを実現することが可能となっている。
【００６０】
なお、図１に示した本実施形態の相変化型光ディスクは、２つの記録層１５，２１を備えたいわゆる２層記録方式の光ディスクであるが、図６に示すように、２以上の記録層を備えたいわゆる多層記録方式の相変化型光ディスクに適用することが可能である。
【００６１】
すなわち、変形例として、ｍ個（ｍは任意の整数）のレイヤー“０”乃至レイヤー“ｍ−１”の夫々の構造を図１に示したレイヤー“０”と同様の構造で形成し、更にレイヤー“０”乃至レイヤー“ｍ−１”の各放熱層の屈折率ｎと膜厚ｄを上記式（１）に基づいて設定することにより、レイヤー“０”乃至レイヤー“ｍ−１”の各記録層を過度に加熱されるのを未然に防止することができる多層記録方式の相変化型光ディスクを実現することができる。
【００６２】
また、図１に示した放熱層１８は、１つの層で実現した場合を示しているが、他の変形例として、図７に示すように放熱層１８を第１の放熱層１８ａと第２の放熱層１８ｂのように２以上の放熱層で形成するようにしてもよい。
【００６３】
また、図６に示したレイヤー“０”乃至レイヤー“ｍ−１”の各放熱層を図７に示したように２以上の放熱層で形成するようにしてもよい。
【００６４】
また、放熱層を中間層の熱伝導率より高い材質で形成すればよく、上述の実施形態で説明した誘電体物質で形成する場合に限定されるものではない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の情報記録再生媒体は、反射層が光に対して半透明であり、放熱層が中間層より高い熱伝導率を有すると共に、中間層の屈折率より高く且つ屈折率３より小さな値の屈折率であり、更に所定の膜厚に形成されているので、他の記録層への情報記録と情報再生を行うために光を透過させる機能を担っている記録層がその光の透過に際して発熱する状態が生じた場合に、放熱層でその熱を吸熱し、記録層が過度に発熱するのを未然に防止することができ、更に光に対する反射層の光透過率を高くすることができ、透過した光による他の記録層への適切な情報記録や情報再生を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の情報記録再生媒体の構造を模式的に示した縦断面図である。
【図２】本実施形態の情報記録再生媒体の材質並びに屈折率を示した図である。
【図３】放熱層の屈折率と反射層の透過率との関係を表した図である。
【図４】記録層にダイレクトオーバーライトした回数とジッターの関係を表した図である。
【図５】放熱層の屈折率と膜厚との関係を表した図である。
【図６】本実施形態の変形例の構造を模式的に示した縦断面図である。
【図７】本実施形態の更に他の変形例の構造を模式的に示した縦断面図である。
【図８】従来の２層記録方式の光ディスクの構造を模式的に示した縦断面図である。
【符号の説明】
１２…基板
１３，１９…反射層
１４…エンハンス層
１５，２１…記録層
１６，２２…保護層
１７…中間層
１８，１８ａ，１８ｂ…放熱層
２３…カバー層

Claims

光による情報記録と情報再生が可能な複数の記録層を備えた情報記録再生媒体であって、
前記記録層のうち、他の記録層への情報記録と情報再生を行うために前記光を透過させる機能を担っている記録層に対して積層された反射層と放熱層と中間層を備え、
前記反射層は前記光に対して半透明であり、
前記放熱層は前記中間層より高い熱伝導率を有すると共に、前記中間層の屈折率より高く且つ屈折率３より小さな値の屈折率であり、当該屈折率をｎ、前記光の波長をλ、任意の整数をＮとした場合に、

の関係を満足する膜厚ｄに形成されていることを特徴とする情報記録再生媒体。
前記放熱層は、４０ｎｍ以上の膜厚であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生媒体。
前記反射層は、５乃至２０ｎｍの範囲内の膜厚の金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生媒体。
前記反射層は、Ａｇ又はＡｇの合金で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の情報記録再生媒体。
前記放熱層は誘電体物質で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の情報記録再生媒体。
前記放熱層は、Ｓｂ−Ｔｅ共晶系材料であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の情報記録再生媒体。