JP5298623B2 - 追記型光記録媒体 - Google Patents
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Description
一方、本発明者らは以前に青色領域のレーザ光による追記型光記録媒体に関する発明を出願した(特許文献3参照)。この先願発明は、従来、光吸収機能による熱発生層であり且つ分解・変質に起因した屈折率(複素屈折率の実部)変化による記録層として機能していた有機材料薄膜の代りに、無機層である主に酸化ビスマスからなる記録層(Re層)を設けた点に特徴がある。
しかしながら、前記先願のRe層のBiは結晶化速度が速いため、マークを横方向に広げないためにも速やかに隣接する反射層などに熱を逃がしてやる必要がある。即ち、急冷構造を取ることが必要な材料であり、記録層片面2層型のような反射層の薄い構造では、微小なマーク形成が困難になるという問題がある。
また、本発明では、レーザ光入射側からみて最も奥側の情報層以外の情報層に半透明反射層を設けておらず、そのために大きなコスト低減を実現できるが、そのためには本発明特有の設計概念を必要とする。
また、特許文献5には、2層光記録媒体の上部保護層材料としてNb酸化物を用いることが記載されているが、Nb酸化物を熱拡散層として用いることは記載されていない。また第1情報層に半透明層を必要とする技術であり、本発明とは基本的層構成が異なる。更に、この技術の効果として「透明誘電体膜の熱伝導を低減して高線速に適した記録媒体を提供する」と記載されており、本発明のような熱を素早く取り除くための層とは発想が逆である。
しかしながら、上記の技術は相変化型光記録媒体に関するものである上に、窒化物又は炭化物などの材料は、応力が大きいために形成された熱拡散層にクラックを生じやすく、その結果、熱拡散層を設けた光ディスクでは、充分なオーバーライト特性が得られないという問題がある。また、炭化物材料は、特に短波長側での吸収が大きく、青紫色レーザを用いるBlu−ray Diskシステムのような次世代のシステムでは、第1情報層の光透過率を大きくすることが出来ないと言う問題を生じる。
1) レーザ光照射側から順に、少なくとも第1基板、第1情報層、中間層、第2情報層、第2基板を有する2層構成の追記型光記録媒体であって、第1情報層が、レーザ光照射側から順に、少なくとも第1記録層と、第1上部保護層と、半透明反射層に代わる光学調整層とを有し、該光学調整層は、Nb、In、Zn、Sn、Si、Al、W、Mnから選ばれる1つの元素Xの酸化物を含み、かつ、波長405nmの光に対する吸収係数kが0.05〜0.20であることを特徴とする追記型光記録媒体。
2) 元素Xが、Nbであることを特徴とする1)に記載の追記型光記録媒体。
3) 第2情報層が、レーザ光照射側から順に、少なくとも無機材料からなる第2記録層と、第2上部保護層と、反射層とを有し、光学調整層がNb酸化物を含み、第1上部保護層及び第2上部保護層が共に、ZnSSiO2(モル比60:40〜80:20)からなり、第1上部保護層の膜厚が10〜40nm、第2上部保護層の膜厚が10〜30nm又は80〜120nmであることを特徴とする1)又は2)に記載の追記型光記録媒体。
4) 第1情報層は、レーザ光照射側から見て第1記録層よりも手前に第1下部保護層を有し、第1基板と第1下部保護層との間にAl酸化物層を有することを特徴とする1)〜3)のいずれかに記載の追記型光記録媒体。
5) 第1記録層が、Biを主成分として含むことを特徴とする1)〜4)のいずれかに記載の追記型光記録媒体。
6) 第1記録層が、Bi酸化物を主成分として含むことを特徴とする1)〜4)のいずれかに記載の追記型光記録媒体。
7) 第1記録層が、光吸収率を向上させる元素Yを更に含み、波長405nmの光に対する吸収係数kが0.3〜0.9であることを特徴とする6)に記載の追記型光記録媒体。
8) 元素Yが、Bであることを特徴とする7)に記載の追記型光記録媒体。
9) 元素Yとして更にGeを含むことを特徴とする8)に記載の追記型光記録媒体。
10) 元素Yが、Cuであることを特徴とする7)に記載の追記型光記録媒体。
図1に、情報層を2層有する本発明の追記型光記録媒体の基本的層構成を示す。
この図1を参照しつつ各層の説明をする。
従来の2層光記録媒体の第1情報層は、第1下部保護層/第1記録層/第1上部保護層/第1反射層/光学調整層のような層構成が一般的であるが、第1情報層の充分な光透過率を確保する必要があるため、吸収係数の高い第1反射層の膜厚を薄くして半透明膜にする必要がある。これに対し、本発明では、第1上部保護層の上に、第1上部保護層よりも光透過率が高く光吸収が少ない材料からなり、波長405nmの光に対する吸収係数kが0.05〜0.20の光学調整層を設ける。これにより、第1反射層を無くしても第1記録層の充分な記録感度が得られるので、第1反射層による光吸収がなくなり、光透過率を高く確保できる。その結果、第1情報層において高い反射率を確保しつつ光吸収を効率的に行なうことが可能となり、第1情報層の安定した記録再生特性が得られる。
吸収係数kが0.05未満となる場合は、第1情報層の光透過率が上がり過ぎてしまい第1情報層の記録感度が悪くなる。吸収係数kが0.20を超える場合は材料自体の吸収により十分な光透過率を得にくくなるため第2情報層の記録感度が悪くなる。波長405nmの光に対する吸収係数kが0.05〜0.20となる材料を用いた場合、光学調整層の屈折率nは、通常2.0〜2.4となるが、この範囲に限定されるものではない。
光学調整層の膜厚は、10〜60nm程度が好ましい。10nmよりも薄いと反射率が下がり始めてしまい、60nmよりも厚いと、第1情報層の光吸収率が高くなり始めるため、充分な光透過率が得られない。
第1記録層には正常分散を示す材料を用いる。このような材料は、有機材料のようにある波長範囲内に大きな吸収帯を有する材料ではないため複素屈折率の波長依存性が小さい。その結果、レーザ光源の個体差や、環境温度の変化等による記録再生波長の変動により、記録感度、変調度、ジッタ、エラー率といったような記録特性や、反射率等が大きく変化するという従来の問題を大幅に解消することができる。
第1記録層の材料としては、Bi又はBi酸化物を主成分として含有する材料が好ましい。ここで、Bi又はBi酸化物を主成分とするとは、第1記録層の組成において、Bi又はBi酸化物が必須成分であると共に、O(酸素)、N(窒素)などの金属又は半金属元素と化合物を形成している元素を除き、Biが30原子%以上を占めることを意味する。例えば、第1記録層がBi、Fe、Nからなる場合、Nを除くBiとFeの合計量のうち、Biが30原子%以上を占めることを意味し、第1記録層がBi、Fe、Oからなる場合、Oを除くBiとFeの合計量のうち、Biが30原子%以上を占めることを意味する。
第1記録層の膜厚は2〜25nmの範囲が好ましく、更に好ましい範囲は3〜20nmである。2nm未満では、充分な光吸収率を得にくく記録感度が悪化し始める。また25nmを超えると記録特性が悪化しやすい。
図4は、後述する表2に示されている実施例及び比較例において、ピークパワー(最適記録パワー)と第1及び第2記録層の波長405nmの光に対する吸収係数kをプロットした図である。記録線速は13.22m/s(HD DVD−Rの2X相当)である。
図4から分かるように、第1記録層の吸収係数kを0.3以上にすると、第1情報層、第2情報層ともに記録感度が良好となる(基準は15mW以下)。
第1記録層の吸収係数kが0.9を超えると、第1情報層の光透過率が下がりすぎてしまい、第2情報層の記録感度が悪くなるため好ましくない。なお、現在のところ、Bi酸化物及び光吸収率を向上させる元素を含む無機材料で、吸収係数kが0.9を超える材料は見当たらない。
未記録状態の結晶構造と記録マークの結晶構造が異なるようにすることにより変調度を得ることは、従来から相変化記録などで行われていたが、本発明では、2種類以上の酸化物の結晶が混在する状態の記録マークを形成することにより、記録マークと未記録部の屈折率差などがより大きくなり、大きな変調度が得られる。更に、それぞれの酸化物の結晶だけでなく単体元素の結晶を存在させることで、より大きな効果が得られる。また、異なる元素及び/又は結晶構造の結晶が混在することで、結晶の成長を抑えることができる。即ち、二つ以上の異なる元素及び/又は結晶構造の結晶からなる記録マークは、大きく成長して広がってしまうことが抑制され、小さい記録マークを形成することができる。
具体例として、SiO、SiO2、ZnO、SnO2、Al2O3、TiO2、In2O3、MgO、ZrO2などの金属酸化物、Si3N4、AlN、TiN、BN、ZrNなどの窒化物、ZnS、In2S3、TaS4などの硫化物、SiC、TaC、B4C、WC、TiC、ZrCなどの炭化物、ダイヤモンド状カーボン、或いは、それらの混合物が挙げられる。これらの材料は、単体で保護膜とすることもできるが、互いの混合物としても良い。また、必要に応じて不純物を含んでも良い。例えば、ZnSとSiO2の混合物や、Ta2O5とSiO2の混合物が挙げられる。
特にZnS−SiO2がよく用いられるが、その場合の混合比としてはZnS:SiO2=80:20(モル比)が最も好ましい。この材料は、屈折率nが高く消衰係数kがほぼゼロであるため、第1記録層の光吸収率を上げることができ、かつ、熱伝導率が小さいため光吸収により発生した熱の拡散を適度に抑えることができるので、第1記録層を溶融可能な温度まで昇温することができる。
第1下部保護層の膜厚は、10〜70nmの範囲が好ましい。10nmよりも薄いと再生光による安定性が悪くなるため好ましくない。70nmよりも厚いと成膜時間が長くなり第1基板への熱ダメージが大きくなるため、ディスクの反りに大きな影響が出るので好ましくない。
第1上部保護層の膜厚は、10〜40nmの範囲が好ましい。10nmよりも薄いと記録層に熱が留まり難くなるため記録感度が悪くなり好ましくない。40nmよりも厚いと記録層に熱が留まり過ぎてしまうため記録特性が悪くなり好ましくない。
また、第1情報層の光透過率が40〜50%の範囲にあると、第1及び第2情報層の記録感度を共に良好にすることが可能となるので好ましい(図2参照)。
第1情報層の光透過率は、第1情報層を構成する各層の材料の屈折率、吸収係数、膜厚により変動するが、第1情報層の光透過率を40〜50%の範囲とすることにより、第1及び第2情報層の記録感度を良好でかつ同等となるように設計できる。
樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが、成形性、光学特性、コストの点で優れるポリカーボネート樹脂やポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル系樹脂が好ましい。
第1基板の第1情報層を形成する面には、レーザ光トラッキング用の螺旋状又は同心円状の蛇行溝があり、ランド部及びグルーブ部と称される凹凸パターンが形成されている。このような基板は、通常、射出成形法又はフォトポリマー法などにより成形され、金型内に取り付けられたスタンパの溝が転写される。
第1基板の厚さは70〜590μm程度が好ましい。
第2基板には、第1基板と同様の材料を用いても良いが、記録再生光に対して不透明な材料を用いてもよく、第1基板とは材質や溝形状が異なってもよい。
第2基板の厚さは特に限定されないが、第1基板の厚さとの合計が1.2mmになるように厚さを選択することが好ましい。
なお、後述する図10や図11のようなブルーレイ対応の「カバー層」を有する構成の場合には、該カバー層が上記第1基板に相当する。
中間層は、記録再生を行なう際に、ピックアップが第1情報層と第2情報層とを識別して光学的に分離可能とするものであり、その厚さは20〜30μmが好ましい。20μmよりも薄いと、情報層間クロストークが生じる。また、30μmより厚いと第2記録層を記録再生するときに球面収差が発生し、記録再生が困難になる傾向がある。
第2記録層は、第1記録層と同様の組成を持つ材料からなる記録層を用いても良いし、記録感度や反射率、変調度などの特性を考慮して、第1記録層とは組成の異なる記録層を用いても良い。つまり、第1記録層とは組成の異なるBi主成分の材料はもちろん、Bi単体から成る材料、Bi以外の無機材料、更には有機色素材料などであってもよい。
第2下部保護層は、第2記録層が無機材料からなる場合には省略してもよいが、第2記録層が有機色素からなる場合には、貼り合わせの際に有機色素が紫外線硬化樹脂液に溶解するのを防止するため、必ず設ける必要がある。
第2記録層の膜厚は5〜25nmが好ましい。5nmよりも薄いと記録感度が悪化するし、25nmよりも厚いと記録特性が悪化する。
第2下部保護層及び第2上部保護層には、前述した第1下部保護層及び第1上部保護層と同様の材料を用いることができる。ZnS:SiO2=80:20(モル比)からなる材料が最も好ましい点も同じである。
各層の膜厚を上記範囲に設定することにより、第1情報層の透過率と第2情報層の反射率とのバランスが最適となり、両情報層において、高いPRSNR、高反射率、高感度の特性を比較的簡素な層構成で実現できる。第1情報層の各膜厚が限定範囲を外れると、第1情報層の透過率が低下し、第2情報層の感度が著しく悪化し、PRSNRも悪化する。第2情報層の各膜厚が限定範囲を外れると、第2情報層の反射率が著しく上昇し、第2情報層の感度とPRSNRが悪化する。
なお、第1、第2上部保護層の材料がZnSSiO2でない場合には、上記膜厚条件は当てはまらない。
また、上記金属を主成分として他の元素を含んでいても良く、他の元素としてはMg、Se、Hf、V、Nb、Ru、W、Mn、Re、Fe、Co、Rh、Ir、Zn、Cd、Ga、In、Si、Ge、Te、Pb、Po、Sn、Bi等の金属及び半金属を挙げることができる。中でもAgを主成分とするものは、コストが安く高反射率が得やすいので特に好適である。
また、金属以外の材料を用い、低屈折率薄膜と高屈折率薄膜を交互に積み重ねて多層膜を形成し、反射層として用いることも可能である。
反射層の膜厚は40〜80nmの範囲にあることが好ましい。40nmよりも薄いと熱伝導率が低くなるため信号品質が低下する。80nmよりも厚い場合はそれ以上厚くしても効果が得られない。
反射層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、イオンプレーティング法、化学蒸着法、真空蒸着法等が挙げられる。
更に、反射層上や、その他の構成層間に適宜保護層を設けてもよい。
保護層の材料としては、外力から保護する機能を有するものであれば、従来公知の材料を適用できる。例えば有機材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。また、無機材料としては、SiO2、Si3N4、MgF2、SnO2等が挙げられる。
保護層の膜厚は、一般に0.1〜100μmとするが、特に3〜30μmが好ましい。
保護層の形成方法としては、記録層と同様にスピンコート法やキャスト法等の塗布法、スパッタ法、化学蒸着法等が用いられるが、特にスピンコート法が好ましい。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂からなる保護層は、樹脂を適当な溶剤に溶解した塗布液を塗布し乾燥することによって形成することができる。
紫外線硬化性樹脂からなる保護層は、樹脂をそのまま又は適当な溶剤に溶解した塗布液を塗布し、紫外線光を照射して硬化させることによって形成できる。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのアクリレート系樹脂を適用できる。
これらの材料は単独で用いても混合して用いても良いし、1層だけでなく多層膜にして用いても良い。
例えば情報層を2層有する場合には、成膜工程において、図1の第1基板のグルーブが設けられた面に第1情報層を、第2基板のグルーブが設けられた面に第2情報層をそれぞれ成膜する。
第1情報層、第2情報層は、各種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマCVD法、光CVD法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などによって形成できる。中でもスパッタリング法が、量産性、膜質等に優れている。スパッタリング法は、一般にアルゴンなどの不活性ガスを流しながら成膜を行なうが、その際、酸素、窒素などを混入させながら反応スパッタリングさせても良い。
次いで密着工程において、第1情報層と第2情報層とを向かい合わせながら、中間層を介して貼り合わせる。例えば、何れか一方の膜面にUV樹脂を塗布し、情報層面同士を向かい合わせて両基板を加圧、密着させ、紫外線を照射して樹脂を硬化させる。
また、カバー層を有する構成の場合は、第2基板のグルーブが設けられた面に第2情報層を成膜し、中間層(UV樹脂)を塗布し、これにスタンパを用いてグルーブを形成した後、第1情報層を成膜し、カバー層を形成する。
また、各光記録媒体の記録特性の評価には、パルステック社製ODU1000を用い、記録用レーザ光波長は405nm、対物レンズの開口数NA=0.65とした。記録線速は13.22m/s、再生用レーザ光パワーは0.8mWとした。光波形発生装置にはパルステック社製のMSG3を用いた。記録方法は、図3に示す1T周期記録ストラテジを用いた。第1情報層への記録条件は、Tmp=0.75T、バイアスパワー1=5mW、バイアスパワー2=0.1mWとした。第2情報層への記録条件は、Tmp=0.81T、バイアスパワー1=4mW、バイアスパワー2=0.1mWとした。記録は5トラックに施し、その真ん中のトラックを再生した。
記録特性の評価項目は、ピークパワー、PRSNR、SbER、I11/I11Hとした。ピークパワーは最適記録パワーを表し、15mW以下を合格基準とした。PRSNRはHD−DVDの信号処理方式「PRML」を用いた場合の信号品質であり、15以上を合格基準とした。SbERはエラーレートを表し、0.00005(5E−5)以下を合格基準とした。I11/I11Hは、未記録部反射強度をI11H、記録部反射強度をI11L、I11=I11H−I11Lとしたときの変調度を表し、40%以上を合格基準とした。
なお、以下の実施例について評価装置で測定したところ、何れの実施例についても第1情報層、第2情報層の反射率がともに4.5%以上となり、バランスの取れた追記型2層光記録媒体が得られた。
直径12cm、厚さ0.59mmで、片面にトラックピッチ0.4μmの蛇行した連続溝によるトラッキングガイド用の凹凸(溝深さ30nm)を持つポリカーボネート樹脂からなる第1基板上に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚50nmの第1下部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー0.8kW、Ar流量15sccmのもとで、Bi2O3ターゲットを用いて、膜厚7.5nmの第1記録層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚20nmの第1上部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー2kW、Ar流量15sccmのもとで、In2O3−ZnO−SnO2−SiO2(8.8:41.7:35.2:14.3モル%)からなる膜厚45nmの光学調整層をDCマグネトロンスパッタリング法で成膜し、第1情報層を形成した。
一方、直径12cm、厚さ0.6mmで、片面にトラックピッチ0.4μmの蛇行した連続溝によるトラッキングガイド用の凹凸(溝深さ32nm)を持つポリカーボネート樹脂からなる第2基板上に、スパッタパワー3kW、Ar流量20sccmのもとで、Ag−Bi(99.5:0.5重量%)からなる膜厚60nmの反射層をDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー2kW、Ar流量15sccmのもとで、TiC−TiO2(70:30モル%)からなる膜厚4nmの界面層(硫化防止層)をDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚90nmの第2上部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー0.8kW、Ar流量15sccmのもとで、Bi2O3ターゲットを用いて、膜厚9nmの第2記録層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚70nmの第2下部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜し、第2情報層を形成した。
次いで、第1情報層の膜面側上に日本化薬製の紫外線硬化樹脂(カヤラッドDVD802)を塗布し、第2基板の第2情報層面側と貼り合わせたのちスピンコートし、第1基板側から紫外線を照射し硬化させて膜厚25μmの中間層とし、図1に示す2つの情報層を有する追記型2層光記録媒体を作成した。
この光記録媒体の記録特性の測定結果を表1に示す。
光学調整層材料を上記表1に示すものに変えた点以外は、実施例1と同様にして実施例2〜7、比較例1〜4の追記型2層光記録媒体を作成した。なお、各光学調整層材料を分光エリプソメーターで測定したところ、波長405nmのレーザ光に対する光学定数n、kは上記表1のようになった。
各光記録媒体の記録特性の測定結果を上記表1に示すが、比較例1〜4の場合、光学調整層の吸収係数kが規定範囲を外れているため、ピークパワー及びPRSNRが不合格となった。
なお、詳細は後述するが、光学調整層材料をNb2O5(波長405nmにおいて、n=2.22、k=0.118)に変えた点以外は、実施例1と略同様にして作成した追記型2層光記録媒体(実施例34等)においても、良好なピークパワー及びPRSNRを示した。
第1基板と第1下部保護層の間に膜厚10nmのAl2O3層を形成した点以外は、実施例1〜7と同様にして、実施例8〜14の追記型2層光記録媒体を作成した。
これらの媒体について、PRSNRを測定した結果、実施例1〜7よりもPRSNRが4〜6上昇した。
直径12cm、厚さ0.59mmで、片面にトラックピッチ0.4μmの蛇行した連続溝によるトラッキングガイド用の凹凸(溝深さ30nm)を持つポリカーボネート樹脂からなる第1基板上に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚50nmの第1下部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー0.8kW、Ar流量15sccmのもとで、表2に示す記録層組成比を持つターゲットを用いて、膜厚7.5nmの第1記録層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。なお、この記録層材料を分光エリプソメーターで測定したところ、光学定数は表2のようになった。
次に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚20nmの第1上部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー2kW、Ar流量15sccmのもとで、In2O3(90モル%)−ZnO(10モル%)からなる膜厚45nmの光学調整層をDCマグネトロンスパッタリング法で成膜し、第1情報層(L0層)を形成した。
一方、直径12cm、厚さ0.6mmで、片面にトラックピッチ0.4μmの蛇行した連続溝によるトラッキングガイド用の凹凸(溝深さ32nm)を持つポリカーボネート樹脂からなる第2基板上に、スパッタパワー3kW、Ar流量20sccmのもとで、Ag−Bi(99.5:0.5重量%)からなる膜厚60nmの第2反射層をDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー2kW、Ar流量15sccmのもとで、TiC−TiO2(70:30モル%)からなる膜厚4nmの界面層(硫化防止層)をDCマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚90nmの第2上部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー0.8kW、Ar流量15sccmのもとで、第1記録層と同じターゲットを用いて、膜厚9nmの第2記録層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜した。
次に、スパッタパワー4kW、Ar流量15sccmのもとで、ZnS−SiO2(80:20モル%)からなる膜厚70nmの第2下部保護層をRFマグネトロンスパッタリング法で成膜し、第2情報層(L1層)を形成した。
次いで、第1情報層の膜面側上に日本化薬製の紫外線硬化樹脂(カヤラッドDVD802)を塗布し、第2基板の第2情報層面側と貼り合わせたのちスピンコートし、第1基板側から紫外線を照射し硬化させて膜厚25μmの中間層とし、図1に示す2つの情報層を有する追記型2層光記録媒体を作成した。
この光記録媒体の記録特性の測定結果を表2に示す。
記録層のターゲットを表2に示す組成のものに変えた点以外は、実施例15と同様にして実施例16〜20の追記型2層光記録媒体を作成した。なお、各記録層材料を分光エリプソメーターで測定したところ、波長405nmのレーザ光に対する光学定数n、kは上記表2のようになった。
各光記録媒体の記録特性の測定結果を上記表2に示す。
第1情報層の記録層膜厚を2nm、3nm、5nm、10nm、15nm、17nm、20nm、23nmとした点以外は、実施例15(記録層膜厚7.5nm)と同様にして実施例21〜28の追記型2層光記録媒体を作成した。
これらの媒体について、記録感度とPRSNRを測定した結果を図5と表3に示す。
実施例21では、最適な記録パワーPwが15mWを超えてしまっているが、PRSNRは良好である。また、実施例28では、PRSNR値が15を下回っているが、記録感度は良好である。これらの結果から、第1記録層の膜厚は3〜20nmの範囲にあるのが好ましいことが分かる。
第1基板と第1下部保護層の間に膜厚10nmのAl2O3層を形成した点以外は、実施例15〜19と同様にして、実施例29〜33の追記型2層光記録媒体を作成した。
これらの媒体について、PRSNRを測定した結果、実施例15〜19よりもPRSNRが4〜6上昇した。
表面にトラックピッチ0.40μm、溝深さ21nmの案内溝を有する直径120mm、厚さ0.59mmのポリカーボネート樹脂製の第1基板と第2基板を用意した。
次に、Balzers社製の枚葉スパッタ装置を用いて、第1基板上に、ZnS・SiO2(モル比80:20モル%)からなる膜厚40nmの第1下部保護層、Bi2O3からなる膜厚20nmの第1記録層、ZnS・SiO2(モル比80:20モル%)からなる膜厚20nmの第1上部保護層(t1)、膜厚45nmのNb2O5からなる光学調整層を順次製膜することにより、第1情報層を作製した。
同様にして、第2基板上に、Agからなる膜厚80nmの反射層、ZnS・SiO2(モル比80:20モル%)からなる膜厚(t2)が5〜140nmの第2上部保護層、Bi2O3からなる膜厚20nmの第2記録層を順次製膜することにより、第2情報層を作製した。
次に、第1情報層の膜面上に紫外線硬化樹脂(日本化薬株式会社 DVD003)を含む塗布液をスピンコートにより塗布し、同様にして第2基板上に紫外線硬化樹脂を塗布した後、減圧雰囲気下で貼り合わせた。その後、第1基板側から紫外線光を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させて厚さ25μmの中間層を形成した。
以上のようにして、第1基板、第1情報層、中間層、第2情報層、第2基板がこの順に積層された追記型2層光記録媒体を作製した。
記録ストラテジは図12に示すようなマルチパルス方式を選択した。
なお、これらの評価では、HD DVD−R DL規格(DVD Specifications for High Density Recordable Disc for Dual Layer Ver.1.0)に基づき、PRSNRは15未満を規格外の値とし、記録パワーは13mW以上を規格外の値とした。サンプルのばらつきを考慮して、PRSNR、最適記録パワー(感度)が充分合格にできる膜厚を本発明の要件とした。
図6では第2上部保護層の膜厚(t2)が10〜30nm及び80〜120nmであるとき、PRSNR及び記録パワーが規格値を充分に満足した。この傾向は第1上部保護層の膜厚範囲10〜40nmにおいて同様であった。
本実施例では、第2上部保護層膜厚(t2)を振っているだけであるため、第2情報層には大きな影響を与えるが、第1情報層への影響は少ない。したがって、第1情報層のデータについては大きな特性の変化は見られないことを参考までに図7に示した。
第2上部保護層の膜厚(t2)を90nmに固定し、第1上部保護層の膜厚(t1)を4〜40nmの範囲で振り、第1情報層にランダムパターンを書き込んで第1情報層を評価した結果を図8に示した。この評価において、第2記録パワーを4.2mWに固定し、第1記録パワーをそれぞれ振って、最も良好なPRSNR値を示す記録パワー、即ち、最適記録パワー(Pw)と、該PwにおけるPRSNRを図8の縦軸に示した。横軸は第1上部保護層の膜厚(t1)である。
図8から分かるように、第1上部保護層の膜厚(t1)が10〜40nmのとき、PRSNR及び記録パワーは規格値を充分に満足した。
第1記録層、第2記録層のBi2O3に、Al、Cr、Mn、Sc、In、Ru、Rh、Co、Fe、Ni、Zn、Li、Si、Zr、Ti、Hf、Sn、Pb、Mo、V、Nbを含有させた点以外は、実施例34と同様にして追記型2層光記録媒体を作製し、(t2)を90nmとし、実施例34と同様にして評価した結果を表4に示す。
表4から、これらの元素を添加することによりPRSNR及び最適記録パワー(感度)を更に改善できることが分かる。
第1下部保護層の膜厚を、0、10、70、80nmとした点以外は、実施例34と同様にして追記型2層光記録媒体を作製し、80℃、湿度85%の恒温槽中で保存試験を行った。
上記各光記録媒体について、保存試験開始時、100時間後、200時間後、300時間後に、実施例34と同様にして第1情報層のPRSNRを測定した結果を図9に示した。
図9から分かるように、第1下部保護層がない場合には、時間の経過と共に信号特性(PRSNR)が悪化したが、規格値の15は満たしていた。これに対し、第1下部保護層がある場合には、膜厚が70nmまでは、時間が経過しても良好な信号特性を示した。しかし膜厚が80nmになると信号特性は悪化した。その原因として、第1下部保護層の光学特性n、k値を考慮して、光記録媒体の各膜厚を最適に組み合わせるが、80nmでは、その最適な膜厚の組み合わせにずれが生じてしまい、第1情報層において良好な特性が得られなくなってしまうことが分かった。
また、第1下部保護層の材料をAl2O3、In2O3、SnO2に変えてもほぼ同様の結果が得られることを確認した。
ブルーレイ方式の追記型2層光記録媒体を次のようにして作製した。
表面にトラックピッチ0.32μm、溝深さ21nmの案内溝を有する直径120mm、厚さ1.1mmのポリカーボネート樹脂製の第2基板を用意した。
次に、Balzers社製の枚葉スパッタ装置を用いて、第2基板上に、Agからなる膜厚80nmの反射層、ZnS・SiO2(モル比80:20モル%)からなる膜厚(t2)5〜140nmの第2上部保護層、Bi2O3からなる膜厚20nmの第2記録層を順次製膜し第2情報層を形成した。
次に、第2情報層の膜面上に紫外線硬化樹脂(三菱レーヨン株式会社 RQ1006)を含む塗布液をスピンコートにより塗布し、光透過性のスタンパを減圧雰囲気下で貼り合わせた。次いで、光透過性のスタンパ側から紫外線光を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、光透過性のスタンパを剥がして第2基板と同様な溝を持つ厚さ25μmの中間層を形成した。
次に、中間層上に、膜厚50nmのNb2O5からなる光学調整層、ZnS・SiO2(モル比80:20モル%)からなる膜厚(t1)20nmの第1上部保護層、Bi2O3からなる膜厚20nmの第1記録層、ZnS・SiO2(モル比80:20モル%)からなる膜厚40nmの第1下部保護層を順次製膜することにより、第1情報層を作製した。
次に、第1情報層上に、厚さ0.09mmのポリカーボネート樹脂製カバーフィルムを紫外線硬化樹脂(三菱レーヨン株式会社 RQ1006)で貼り合わせ、紫外線を照射し硬化させてカバー層を形成した。
以上のようにして、カバー層、第1情報層、中間層、第2情報層、第2基板がこの順に積層された追記型2層光記録媒体を作製した(図10参照)。
その結果、ジッタが5.1%となり、ブルーレイの評価においても規格値(7.0%以下)を満足することが確認された。
なお、ブルーレイの規格名称は「System Description Blu−Ray Disc Recordable Format Part 1 Basic Format Specification Ver. 1.19」である。
第1記録層、第2記録層の材料をBiNに変えた点以外は、実施例34と同様にして追記型2層光記録媒体を作製し、評価した。
その結果、実施例34とほぼ同じ特性を示し、反射率、PRSNRの挙動の傾向は同じであった。また、最適な(t1)と(t2)の組み合わせの範囲もほぼ同じであった。
第1記録層、第2記録層の材料をTeOPdに変えた点以外は、実施例34と同様にして追記型2層光記録媒体を作製し、評価した。
その結果、実施例34とほぼ同じ特性を示し、反射率、PRSNRの挙動の傾向は同じであった。しかし、実施例34と比較すると、全体的にPRSNRは5ほど悪い値となった。また、最適な(t1)と(t2)の組み合わせの範囲はほぼ同じであった。
第1情報層のNb2O5からなる光学調整層を設けなかった点以外は、実施例34と同様にして追記型2層光記録媒体を作製し、評価しようとしたところ、記録できなかった。
本発明のNb2O5からなる光学調整層は、反射層としての機能(第1情報層の反射率を高め記録時の熱を逃がす機能)も果たすものであるが、本比較例により、このことが証明された。
Tsfp 先頭パルスの立ち上がり位置
Tefp 先頭パルスの立ち下がり位置
Tslp 最終パルスの立ち上がり位置
Telp 最終パルスの立ち下がり位置
Tlc 最終冷却パルスの幅
Tmp 長さTmpのパルス(マルチパルス部のピークパワーパルスの幅)
Claims (10)
- レーザ光照射側から順に、少なくとも第1基板、第1情報層、中間層、第2情報層、第2基板を有する2層構成の追記型光記録媒体であって、第1情報層が、レーザ光照射側から順に、少なくとも第1記録層と、第1上部保護層と、半透明反射層に代わる光学調整層とを有し、該光学調整層は、Nb、In、Zn、Sn、Si、Al、W、Mnから選ばれる1つの元素Xの酸化物を含み、かつ波長405nmの光に対する吸収係数kが0.05〜0.20であることを特徴とする追記型光記録媒体。
- 元素Xが、Nbであることを特徴とする請求項1に記載の追記型光記録媒体。
- 第2情報層が、レーザ光照射側から順に、少なくとも無機材料からなる第2記録層と、第2上部保護層と、反射層とを有し、光学調整層がNb酸化物を含み、第1上部保護層及び第2上部保護層が共に、ZnSSiO2(モル比60:40〜80:20)からなり、第1上部保護層の膜厚が10〜40nm、第2上部保護層の膜厚が10〜30nm又は80〜120nmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の追記型光記録媒体。
- 第1情報層は、レーザ光照射側から見て第1記録層よりも手前に第1下部保護層を有し、第1基板と第1下部保護層との間にAl酸化物層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の追記型光記録媒体。
- 第1記録層が、Biを主成分として含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の追記型光記録媒体。
- 第1記録層が、Bi酸化物を主成分として含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の追記型光記録媒体。
- 第1記録層が、光吸収率を向上させる元素Yを更に含み、波長405nmの光に対する吸収係数kが0.3〜0.9であることを特徴とする請求項6に記載の追記型光記録媒体。
- 元素Yが、Bであることを特徴とする請求項7に記載の追記型光記録媒体。
- 元素Yとして更にGeを含むことを特徴とする請求項8に記載の追記型光記録媒体。
- 元素Yが、Cuであることを特徴とする請求項7に記載の追記型光記録媒体。
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