专利名称：光记录重放方法和光记录媒体的制作方法
技术领域：
本发明涉及光记录媒体和使用它的光记录重放方法。
众所周知，在ROM型光记录媒体中，一般是通过制造阶段基板上形成的预置坑来记录数据，在重写型光记录媒体中，例如使用相变化材料作为记录层的材料，一般利用基于其相状态变化的光学特性变化来记录数据。
相反，在追加型光记录媒体中，作为记录层的材料，一般使用花青系色素、酞花青系色素、偶氮色素等有机色素，利用基于其化学变化(根据情况施加化学变化并伴随物理性变形)的光学特性变化来记录数据。
但是，有机色素因日光等照射而恶化，所以在使用有机色素作为记录层的材料时，难以提高长期保存的可靠性。在追加型光记录媒体中，为了提高长期保存的可靠性，最好由有机色素以外的材料来构成记录层。作为由有机色素以外的材料来构成记录层的例子，如(日本)特开昭62-204442号公报记载的那样，已知叠层两层反应层并将其用作记录层的技术。
另一方面，近年来，提出了使数据的记录密度提高，并且可实现非常高的数据传输速率的下一代光记录媒体。在这种下一代光记录媒体中，为了实现大容量-高数据传输速率，必然将用于数据记录-重放的激光束的束点直径压缩得非常小。这里，为了缩小束点直径，需要使用于将激光束进行聚焦的物镜的数值孔径(NA)在0.7以上，例如增大到0.85左右，同时使激光束的波长λ在450nm以下，例如缩短到400nm左右。
但是，如果将用于聚焦激光束的物镜高NA化，则产生光记录媒体的弯曲和倾斜的容许度、即倾斜余量非常小的问题。设用于记录-重放的激光束的波长为λ，作为激光束光路的透光层(透明基体)的厚度为a，则倾斜余量T可用以下的式(1)表示。
T＝λ/d·NA3(1)从式(1)可知，物镜的NA越大，倾斜余量会越小。此外，设产生波面像差(慧形像差)的透光层(透明基体)的折射率为n，倾角为θ，则波面像差系数W可用以下的式(2)表示。
W＝{d·(n2-1)·n2·sinθ·cosθ·(NA)2}/{2λ(n2-sin2θ)3/2}(2)从式(1)和式(2)可知，为了增大倾斜余量，并且抑制慧形像差的产生，减小被记录-重放中使用的激光束入射的透光层(透明基体)的厚度d是非常有效的。
根据这样的理由，在下一代的光记录媒体中，为了确保充分的倾斜余量，并且抑制产生慧形像差，需要使透光层(透明基体)的厚度薄至100μm左右。因此，在下一代的光记录媒体中，难以在如CD和DVD等现行的光记录媒体那样的透光层(透明基体)上形成记录层等，正在研究在基体上形成的记录层等上根据旋转涂敷法等形成薄的树脂层来作为透光层(透明基体)的方法。因此，在下一代的光记录媒体的制作中，与从光入射侧依次进行成膜的现行的光记录媒体不同，从光入射面的相反侧依次进行成膜。
但是，将由两层反应层来构成如下一代光记录媒体那样形成在基体上的记录层的情况，与通过两层反应层来构成如CD和DVD等现行的光记录媒体那样形成在透光层(透明基体)上的记录层的情况相比，信号重放时产生的噪声电平容易增大(C/N比容易变小)的问题明显。
另一方面，因近年来对地球环境关注的提高，所以作为光记录媒体的记录层的材料，也期望选择环境负担更小的材料。而且，为了提高长期保存的可靠性，作为光记录媒体的记录层材料，期望选择对腐蚀-变质等具有充分抗性的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供在下一代光记录媒体的记录重放系统中特别有用的新的光记录重放方法和光记录媒体。
本发明人深入研究的结果，发现使用Sn和ZnS等环保型材料，可用简单的膜结构进行良好的光记录-重放。
即，根据以下的本发明，可实现上述目的。
(1)一种光记录重放方法，其特征在于，对在基板上至少混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层，从外部照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过使所述电介质材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而进行信息记录，并且，读取随着该光学特性变化的反射率的变化，重放所述信息。
(2)一种光记录重放方法，其特征在于，对在基板上至少混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层，从外部照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过使所述记录辅助材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而进行信息记录，并且，读取随着该光学特性变化的反射率的变化，重放所述信息。
(3)一种光记录重放方法，其特征在于，对在基板上至少混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层，从外部照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过使所述电介质材料的至少一部分和所述记录辅助材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而进行信息记录，并且，读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，重放所述信息。
(4)如(1)、(2)或(3)的光记录重放方法，其特征在于，所述电介质材料和记录辅助材料的至少一方的状态变化是结晶生长。
(5)一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将记录辅助材料和电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；从外部向该记录层照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过所述记录辅助材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而记录信息，并且通过读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，可进行所述信息的重放。
(6)一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将含有状态变化促进材料的记录辅助材料和含有引起状态变化的母材的电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；从外部向该记录层照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过所述母材的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而记录信息，并且，通过读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，可进行所述信息的重放。
(7)一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将含有状态变化促进材料的记录辅助材料和含有引起状态变化的母材的电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；从外部向该记录层照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过所述记录辅助材料的至少一部分和所述电介质材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而记录信息，并且，通过读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，可进行所述信息的重放。
(8)一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将记录辅助材料和电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；所述记录辅助材料至少包含从Sn、Ti、Si、Bi、Ge、C、V、W、Zr、Zn、Mg、Mn、Ag、Al、Nb、Au、Cu、Ta中选择的一种元素，并将其作为主要成分。
(9)如权利要求8的光记录媒体，其特征在于，所述电介质材料至少包含从Al2O3、AlN、ZnO、ZnS、GeN、GeCrN、CeO2、SiO、SiO2、Ta2O5、SiC、MgO、MgF、LaSiON、Si3N4、TiO2、InSnO构成的组中选择的一种材料，并将其作为主要成分。
图2表示本发明实施方式第2例的光记录媒体的模式图。
图3A表示例1的光记录媒体中的未记录部分的X射线衍射结果的曲线图。
图3B表示记录部分的X射线衍射结果的曲线图。
实施例的光记录媒体10为追记型，如
图1所示，由基板12、在基板12上混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层18、以及在该记录层18上设置的透光层20构成。对于具有这样结构的光记录媒体10，通过从透光层20侧照射激光束LB来进行数据的记录/重放。
基板12具有作为确保光记录媒体10所需要的机械强度的基体的作用，在其表面上设置沟22和/或岛24。这些沟22和岛24具有进行数据的记录和重放情况下的激光束的导向轨迹作用。
基板12的厚度被设定为约1.1mm，作为其材料，可使用各种材料，例如，可使用玻璃、陶瓷、或树脂。其中，从成形容易性的观点来看，树脂最好。作为这样的树脂，可列举出聚碳酸酯树脂、丙烯树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、硅酮树脂、氟系树脂、ABD树脂、聚氨酯树脂等。其中，从加工性等方面来看，最好是聚碳酸酯树脂。
电介质材料作为母材，由包含状态变化材料构成，这种材料通过激光束照射等的能量，可使光反射率等光学特性变化。
作为所述母材的电介质材料，不限定于引起状态变化的材料，例如可将氧化物、硫化物、氮化物或它们的组合用作主要成分。更具体地说，最好是将从Al2O3、AlN、ZnO、ZnS、GeN、GeCrN、CeO2、SiO、SiO2、Ta2O5、SiC、MgO、MgF、LaSiON、Si3N4、 TiO2、InSnO构成的组中选择的至少一种电介质材料作为主要成分，以ZnS-SiO2构成的电介质作为主要成分更好。
再有，‘以…材料作为主要成分’是指所述材料的含有率最大。而‘ZnS-SiO2’指ZnS和SiO2的混合物。
此外，记录层18的层厚度没有特别限定，但最好为3～200nm。如果其层厚度低于3nm，则即使是电介质材料中的母材的充分的状态变化，除了不能获得作为层整体的光反射率等光学特性的充分变化以外，作为信号的C/N也不充分。另一方面，如果层厚度超过200nm，则成膜时间变长，有生产率下降的危险，并且，因使状态变化而需要很多热量，而且因电介质材料具有的应力而有发生破裂的危险。
所述记录辅助材料是促进母材反应的材料，如上所述，与电介质材料混合，但如果照射具有规定以上功率的激光束，则通过其热量，构成记录辅助材料的元素对电介质材料产生影响，通过电介质材料局部或整体地产生状态变化(例如，非晶体向晶体转移)而成为记录标记。所述记录辅助材料还伴随有自身的状态变化(例如结晶生长)。这种情况下，通过该变化，可以期待提高C/N。
此时，在记录层18中，记录标记的形成部分和其以外的部分对于重放光的光学特性极大地不同，所以可利用这种不同来进行数据的记录-重放。该状态可用X射线衍射或透过型电子显微镜来确认。
所述记录辅助材料将从Sn、Ti、Si、Bi、Ge、C、V、W、Zr、Zn、Mg、Mn、Ag、Al、Nb、Au、Cu、Ta中选择的至少一个元素作为主要成分。
这里所说的主要成分最好占有构成记录辅助材料的元素的50％以上，更好是80原子％。
如果在50原子％以下，则使电介质材料变化的效果不充分，C/N会减小。而且，因记录容易引起膜自身的损坏等，保存可靠性恶化。
而且，为了将用于良好地进行电介质层的状态变化所需的激光束的功率抑制到某一程度以下，最好是在80原子％以上。
透光层20是构成激光束的入射面，并且成为激光束的光路的层，作为其厚度，最好设定为10～300μm，设定为50～150μm更好。作为透光层20的材料，没有特别限定，但最好使用丙烯系或环氧系等紫外线固化型树脂。此外，也可以使用透光性树脂构成的透光性片和各种粘接剂或粘结剂来形成透光层20，取代使紫外线型固化树脂的膜。
下面，说明上述光记录媒体10的制造方法的一例。
首先，在形成了沟22和岛24的基板12上形成记录层18。例如可以采用包含电介质材料和记录辅助材料的构成元素的化学种子的汽相生长法。作为这样的汽相生长法，例如可列举出真空镀敷法、溅射法等。这种情况下，可以同时使用混合了电介质材料和记录辅助材料的化学种子，或也可以依次使用它们。
最后，在所述记录层18上形成透光层20。透光层20例如通过旋转涂敷法等来覆盖粘度调整后的丙烯系或环氧系的紫外线固化型树脂，可以通过照射紫外线进行固化等方法来形成。由此，完成光记录媒体的制造。
再有，上述光记录媒体的制造方法不限定于上述制造方法，也可以使用在公知的光记录媒体的制造中采用的制造技术。
下面，说明使用上述光记录媒体10的光记录重放方法。
对于光记录媒体10，从透光层20侧入射具有规定输出的激光束LB并照射到记录层18。此时，最好是用于聚焦激光束LB的物镜26的数值孔径(NA)在0.7以上，在0.85左右更好，激光束LB的波长λ最好在450nm以下，在405nm左右更好。这样，可以使λ/NA＜640nm。
通过照射这样的激光束LB，构成记录层18的记录辅助材料被激光束LB加热，对与其相邻的电介质材料产生影响，促进状态变化(例如从非结晶向结晶的变化)，形成记录标记。
此时，记录辅助材料本身也增大结晶。而且，该结晶化比电介质材料的结晶化大。
形成了记录标记的部分的光学特性与其以外的部分(未记录区域)的光学特性十分不同。因此，通过照射用于读取的激光束时的记录标记部分和其以外部分的反射率不同，可以进行数据的重放。即，利用光学特性的调制，可以进行数据的记录-重放。
本发明不限定于以上的实施方式，可在被记述在权利要求范围中的发明范围内进行各种变更，不用说，这些变更也被包含在本发明的范围内。
此外，在上述实施方式的光记录媒体10中，记录层18由单层构成，但本发明的光记录媒体不限定于此，只要是具有相同的效果，也可以由两层以上的层来构成。
而且，在上述实施方式中使用的光记录媒体10中，在基板12上未配有反射层，但也可以如图2所示的光记录媒体30那样，设置反射层32，以便充分增大形成了记录标记的区域中的反射光电平和未记录区域中的反射光电平。
反射层32具有反射从透光层20侧入射的激光束，并再次从透光层20射出的作用，作为其厚度，最好设定为5～300nm，设定为10～200nm更好。反射层32的材料只要是可反射激光束，就没有特别限制，例如，可以使用Mg、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Ge、Ag、Pt、Au等。在它们当中，从具有高反射率来看，最好使用Al、Au、Ag、Cu或它们的合金(Ag和Cu的合金等)等金属材料。通过设置反射层32，在光记录后，通过多重干涉效应，可容易获得大的重放信号(C/N比)。
例和比较例以下，使用例子更具体地说明本发明，但本发明不限于这些例子。
(例1)根据以下所示的步骤，制作光记录媒体。
首先，将厚度1.1mm、直径120mm的聚碳酸酯基板放置在溅射装置中，在该聚碳酸酯基板的光反射层上，同时溅射ZnS和SiO2的混合物构成的电介质材料、Sn构成的记录辅助材料，形成层厚度为10nm的记录层。记录辅助材料和ZnS-SiO2(80∶20)分别按摩尔比50∶50来设计。
接着，在记录层上，通过旋转涂敷法来涂敷丙烯系紫外线固化型树脂，照射紫外线并形成透光层(层厚度100μm)。
再有，在第1电介质层和第2电介质层中ZnS和SiO2的摩尔比为ZnS∶SiO2＝80∶20。
(例2、3)例2、3是将例1中的Sn分别改变为Ag、Ti。
(比较例)比较例是制作记录层仅由Sn构成的单层结构的光记录媒体。
(例4～12)不设置电介质层来制作记录层为单层结构的光记录媒体。记录层通过ZnS∶SiO2＝80∶20和Mg、Nb、Bi、Mg、Au、Al、Au、Cu、Ta、Si各种金属或半金属的混合来制作。
(例13～34)对于例4～12，在各种材料中改变为ZnS∶SiO2＝80∶20，混合Mg(例13～17)、Ti(例18～25)、Sn(例26、27)、Nb(例28～30)、或Al(例31～34)来制作光记录媒体。
(例35～37)不设置电介质层来制作记录层为单层结构的光记录媒体。记录层通过各种材料和Zn的混合来制作。各种材料为ZnS、ZnO、ZnS∶SiO2(80∶20)。
分别制作上述光记录媒体，并将其分别放置在光盘评价装置(商品名DDU1000，パルステック社制)。然后，对于各光记录媒体，在用于记录的激光束的波长为蓝色波长区域(405nm)，物镜的NA(数值孔径)为0.85时，将该激光束用记录头内的聚焦透镜从透光层侧聚焦在光记录媒体上，进行光记录。
此时的记录信号条件设为调制方式(1，7)RLL；信道位长度0.12μm；记录线速度5.3m/s；信道时钟66MHz；记录信号8T。
接着，对于各例和各比较例中制作的构成记录层的辅助材料和电介质层材料的、作为记录层整体的层厚度不同的光记录媒体，使用上述光盘评价装置来重放记录的信息，测定此时的重放信号的C/N比的值。这里，在重放装置中，用于重放的激光束的波长为405nm，物镜的NA(数值孔径)为0.85，激光束输出为0.3mW。
表1～表6表示其结果。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
从这些表1～6所示的结果可知，在例1～37中，通过混合电介质材料和记录辅助材料来进行记录，可获良好的C/N。
通过对ZnS-SiO2(80∶20)+Sn(10nm)进行X射线衍射并分析记录部分和未记录部分的结果，在记录前可看到Sn的结晶，但在记录后，可看到ZnS、Sn两者的结晶。此外，用透过型电子显微镜，也可确认在记录标记部分中ZnS和Sn的结晶生长。
在该X射线衍射中，X射线使用Cu-Kα，阴极管电压＝50kV，阴极管电流＝300mA。衍射峰值的鉴定是与JCPD卡进行核对。例如，β-Sn是04-0673号的材料，通过与其核对，可知β-Sn的衍射位置。
通过X射线衍射来对例1(ZnS-SiO2(80∶20)/Sn/混合型)的结构中记录部分和未记录部分进行解析(参照图3A、图3B)。
在未记录时(图3A)，可看到β-Sn的衍射峰值，对于ZnS，几乎看不到衍射峰值。由此可知Sn为晶体。记录后(图3B)，可明显看到ZnS的尖锐的衍射峰值，可知产生了结晶。此外，ZnS的衍射峰值多次出现，通过记录，可知在进行ZnS的结晶。
如以上说明，根据本发明的光记录重放方法和光记录媒体，以减小对环境产生的负荷并且简单的结构，可以通过至今还没有的新的方法来进行数据的记录-重放。
权利要求
1.一种光记录重放方法，其特征在于，对在基板上至少混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层，从外部照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过使所述电介质材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而进行信息记录，并且，读取随着该光学特性变化的反射率的变化，重放所述信息。
2.一种光记录重放方法，其特征在于，对在基板上至少混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层，从外部照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过使所述记录辅助材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而进行信息记录，并且，读取随着该光学特性变化的反射率的变化，重放所述信息。
3.一种光记录重放方法，其特征在于，对在基板上至少混合记录辅助材料和电介质材料形成的记录层，从外部照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过使所述电介质材料的至少一部分和所述记录辅助材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而进行信息记录，并且，读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，重放所述信息。
4.如权利要求1、2或3的光记录重放方法，其特征在于，所述电介质材料和记录辅助材料的至少一方的状态变化是结晶生长。
5.一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将记录辅助材料和电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；从外部向该记录层照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过所述记录辅助材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而记录信息，并且通过读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，可进行所述信息的重放。
6.一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将含有状态变化促进材料的记录辅助材料和含有引起状态变化的母材的电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；从外部向该记录层照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过所述母材的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而记录信息，并且，通过读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，可进行所述信息的重放。
7.一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将含有状态变化促进材料的记录辅助材料和含有引起状态变化的母材的电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；从外部向该记录层照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，通过所述记录辅助材料的至少一部分和所述电介质材料的至少一部分产生状态变化，使光学特性变化而记录信息，并且，通过读取伴随该光学特性变化的反射率的变化，可进行所述信息的重放。
8.一种光记录媒体，其特征在于，包括基板；至少将记录辅助材料和电介质材料混合并设置在所述基板上的记录层；所述记录辅助材料至少包含从Sn、Ti、Si、Bi、Ge、C、V、W、Zr、Zn、Mg、Mn、Ag、Al、Nb、Au、Cu、Ta中选择的一种元素，并将其作为主要成分。
9.如权利要求8的光记录媒体，其特征在于，所述电介质材料至少包含从Al2O3、AlN、ZnO、ZnS、GeN、GeCrN、CeO2、SiO、SiO2、Ta2O5、SiC、MgO、MgF、LaSiON、Si3N4、TiO2、InSnO构成的组中选择的一种材料，并将其作为主要成分。
全文摘要
一种光记录重放方法和光记录媒体，在环保型材料构成的记录层中，可以用简单的膜结构进行良好的光记录。光记录媒体(10)在基板(12)上有混合电介质材料和记录辅助材料形成的记录层(18)，照射按照要被记录的信息进行了强度调制的激光束，使记录辅助材料和/或电介质材料产生状态变化，并使反射率等光学特性变化，可进行信息记录。记录辅助材料(16)以Sn、Ti、Bi、Ge、C等中的任一元素作为主要成分，而作为电介质层(14A、14B)中母材的电介质材料由包含ZnS、SiO
文档编号G11B7/243GK1469362SQ0313799
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月3日 优先权日2002年6月3日
发明者井上弘康, 三岛康儿, 儿, 贵, 青岛正贵, 平田秀树, 树, 宇都宫肇, 肇, 新井均, 知, 田中美知 申请人:Tdk股份有限公司