光情報記録媒体
【課題】半透過情報記録層において記録材料部や金属部の厚みを極端に薄くしなくとも多層ディスクに求められる透過率を実現できるようにする。
【解決手段】半透過情報記録層は、レーザ光の入射側からみて順に、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの記録材料部と、第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの金属部と、第３誘電体部とを有する構造とする。また第３誘電体部も屈折率が２．４以上の材料を用いる。また第３誘電体部は、第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされるようにする。
【解決手段】半透過情報記録層は、レーザ光の入射側からみて順に、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの記録材料部と、第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの金属部と、第３誘電体部とを有する構造とする。また第３誘電体部も屈折率が２．４以上の材料を用いる。また第３誘電体部は、第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の照射により記録層の状態を変化させその変化を光学的な応答の変化として読み取ることで情報の記録、消去および読み取りが行なわれる光情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】国際公開第０３／０２５９２２号パンフレット
【０００３】
レーザビームの照射による情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一つとして、結晶−非晶質間、あるいは結晶１−結晶２の２つの結晶相間の転移を利用する、いわゆる相変化型光記録媒体が知られている。この相変化型光記録媒体としては例えばＣＤ−ＲＷ（Compact Disc - Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc - Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc - Random Access Memory）などが商品化されている。
相変化記録方式に用いられる記録層材料としては、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどを主成分とする記録材料が広く知られており、書き換え可能な光ディスクとして実用化されている。
【０００４】
近年はブルーレイディスク（Blu-ray disc：登録商標）に代表される青色レーザ波長に対応した高密度光ディスクや、それに対応するディスクドライブ装置が製品化されている。そして、ブルーレイディスク等の高密度光ディスクの規格の中では、書き換え型（相変化型）光ディスクのうち、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭでは見られなかった二層ディスクの規格が盛り込まれ実用化されている。
書き換え型において二層ディスクが実現した技術的背景には、青色レーザ光に対して相変化記録材料や情報記録層内で使用されている金属薄膜が赤色レーザ光に比べて光を通しやすいことがある。また光情報記録媒体に対しては大容量記録、長時間録画といった要求が常に存在し、この点でも二層ディスクの開発が促進された。
【０００５】
二層ディスクの構造（ディスクの厚み方向の層構造）を図１５（ａ）に模式的に示す。
相変化型の二層ディスクは、ポリカーボネート等のプラスチックからなる支持基板１００上に、第一情報記録層１０１が形成される。そして、その上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な中間層１０２を介して第二情報記録層１０３が形成され、その上に記録再生波長に対して透明な光透過保護層（カバー層）１０４が形成された層構造を有する。
記録再生に用いるレーザ光は光透過保護層１０４側から図示しない対物レンズを通して入射される。対物レンズを通過したレーザ光は第一情報記録層１０１もしくは第二情報記録層１０３に集光され、情報の記録再生が行われる。
【０００６】
相変化型の二層ディスクにおいて特徴的なのは第二情報記録層１０３であり、スパッタリング装置を用いて誘電体、金属、相変化記録材料などを、記録再生性能を発揮できるよう積層して形成する。
たとえば典型的な積層構造は、図示するように、レーザ光入射側から見て、第１誘電体部１１１、記録材料部１１２、第２誘電体部１１３、金属部１１４、第３誘電体部１１５とされる。即ちディスク製造時には、中間層１０２上に、順に、第３誘電体部１１５、金属部１１４、第２誘電体部１１３、記録材料部１１２、第１誘電体部１１１を積層していくことで、当該層構造が形成される。なお記録材料部１１２は、相変化記録材料で形成される。金属部１１４は、レーザ光に対する反射膜としての機能を持つ。
このような第二情報記録層１０３は、第一情報記録層１０１の記録再生のために光を透過する性質を有する半透過情報記録層とされ、おおよそ４５％から５５％の光透過率をもたせて、光ディスク記録再生装置（ドライブ）からみて第一情報記録層と第二情報記録層の記録再生パワーや反射率が一致するように設計されている。
上記特許文献１には、このような高い光透過率を得る方法として、半透過情報記録層にて、半透過情報記録層より支持基板側に配置された中間層材料と半透過情報記録層中の金属反射膜間に配置する誘電体に高屈折率透明誘電体を配置する方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、相変化型二層ディスクは、光入射側の半透過情報記録層（第二情報記録層１０３）に５０％前後という高い光透過率を得る必要があり、このために、記録材料部１１２や金属部１１４（金属反射膜）を極端に薄くする手法をとっている。
ところがこのため、光ディスクメディアの保存における信頼性や情報の記録再生信号特性を確保することが困難な状況に陥っている。
記録材料部１１２や金属部１１４の厚みを減らすことなく光透過率を高めることが出来れば、その分を記録材料部１１２や金属部１１４を厚くする方向に設計でき、信頼性や記録再生信号特性を向上することが可能となる。このため半透過情報記録層において記録材料部１１２や金属部１１４を極端に薄くすることなく、光透過率を高める技術の開発が望まれている。
【０００８】
また、デジタル放送の本格稼動等の状況から、より大容量の情報記録媒体への需要が高まり、光ディスクも更なる大容量化が求められるようになってきた。
大容量化への１つの方法として、光ディスクの更なる多層化がある。たとえばブルーレイディスクの単層ディスクは標準で２５ＧＢ（Giga Byte）、二層ディスクで５０ＧＢである。３層に出来れば７５ＧＢになり４層であれば１００ＧＢを実現できる。更に最新の信号処理技術を組み合わせれば３層で１００ＧＢ、４層で１３０ＧＢも実現可能になると見込まれている。
３層ディスクを実現する場合、第二情報記録層より光透過保護層側に、記録再生レーザ光に対して透明な中間層を介して第三情報記録層を形成する。即ち図１５（ｂ）に模式的に示すように、支持基板２００上に、第一情報記録層２０１、第一中間層２０２、第二情報記録層２０３、第二中間層２０４、第三情報記録層２０５、光透過保護層２０６が形成された層構造とする。第二情報記録層２０３、第三情報記録層２０５は、半透過情報記録層とされ、図１５（ａ）の第二情報記録層１０３と同様、レーザ光入射側から見て、第１誘電体部１１１、記録材料部１１２、第２誘電体部１１３、金属部１１４、第３誘電体部１１５を有する構造とされることが考えられる。
【０００９】
既に実用化されている二層ディスクを発展させて、このように第三情報記録層２０５を形成し、三層ディスクを実現する場合、第三情報記録層２０５の透過率は６５％〜７５％が求められる。これは二層ディスクの各記録層の反射率および第二情報記録層の透過率（約５０％）を考慮し、各情報記録層からの反射率や記録パワーのバランスを考慮することで得られる透過率範囲である。
第一、第二情報記録層２０１，２０３からの反射率を高めようとすると、第３情報記録層２０５の透過率は更に高い値を要求される。
【００１０】
半透過情報記録層としての情報記録層、つまり第一情報記録層１０１，２０１以外の情報記録層において、透過率を下げる主な要因は、金属部１１４や相変化材料による記録材料部１１２での光吸収にある。
金属部１１４や記録材料部１１２は、記録再生にかかわる熱的な特性や書き換え性能などに深くかかわるので、その材料を大幅に変更することはできない。
このためこれら金属部１１４や記録材料部１１２の厚みを減らすことで透過率向上を図ることが考えられるが、上述のとおり大幅な厚み低減は避けたい。
【００１１】
上記のように情報記録層は積層膜であり、光学的には多重光干渉膜であるので、積層される各膜の厚みを最適化することでより透過率の高い状態に設計することは可能である。上記特許文献１では、二層ディスクに対する技術ではあるが、第二情報記録層１０３の透過率を高めるために第二情報記録層１０３において中間層１０２に接する第３誘電体部１１５に出来るだけ屈折率の高い材料を配置することを提案している。その屈折率は２．４以上である。
【００１２】
しかしながら、この構成で実現できる光透過率は多く見積もっても６５％未満である。三層ディスクに要求される透過率６５％〜７５％を実現するには更なる要素が必要である。
そこで本発明は、半透過情報記録層において、金属部や記録材料部の厚みを極端に減らすことなく、より高い透過率を実現する技術を提案し、もって３層ディスク、４層ディスクなどを実用化できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の光情報記録媒体は、支持基板と、記録再生レーザ光の入射側の層となる光透過保護層の間に、波長が４００〜４１０ｎｍである記録再生レーザ光に対して透明な中間層によって離間された複数の情報記録層を有する。そして上記複数の情報記録層の内で、最も上記支持基板側となる情報記録層以外の１又は複数の情報記録層は、上記レーザ光を透過する性質を有する半透過情報記録層とされる。この１又は複数の半透過情報記録層の全部又は一部は、レーザ光の入射側からみて順に、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの記録材料部と、第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの金属部と、第３誘電体部とを有する構造とされているものとする。
【００１４】
また上記第３誘電体部も、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上とされる。
また上記半透過情報記録層の上記第３誘電体部は、上記第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされることで、当該半透過情報記録層の光透過率が６５％以上とされている。
また上記第１誘電体部及び上記第３誘電体部の消衰係数が０．０４以下とする。
【００１５】
また上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層及び第三情報記録層が形成された３層記録媒体とした場合、上記第三情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされる。
また上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層、第三情報記録層及び第四情報記録層が形成された４層記録媒体とした場合、上記第三情報記録層及び第四情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされる。
【００１６】
また上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料による一層構造で成る。
或いは、上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料を含む、複数の誘電体材料が積層された構造で成る。
また上記第１誘電体部、及び／又は上記第３誘電体部は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有する。
また上記第１誘電体部は、複数の透明誘電体材料が積層されて成る場合において、上記記録材料部に接する誘電体をＹ、当該誘電体Ｙのレーザ光入射側に配される誘電体をＸとしたときに、上記誘電体Ｙは、その屈折率が、
（誘電体Ｙの屈折率）≧−３．６×（誘電体Ｘの屈折率）＋１１
の範囲の値を有する透明誘電体材料である。
【００１７】
このような本発明の光情報記録媒体は、半透過情報記録層が、第１誘電体部、記録材料部、第２誘電体部、金属部、第３誘電体部とを有する構造とされる場合において、特に第１誘電体部の屈折率が２．４以上となるようにし、これにより透過率を向上させる。また、記録材料部としては、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みを、また金属部としては少なくとも７ｎｍ以上の厚みを、それぞれ確保することで、記録再生性能や保存性を良好とする。
【発明の効果】
【００１８】
このような本発明によれば、半透過情報記録層が、第１誘電体部、記録材料部、第２誘電体部、金属部、第３誘電体部とを有する構造とされる場合において、第１誘電体部の屈折率が２．４以上となるようにして透過率を向上させることができ、多層ディスク等の実現に供することができる。またこの場合、記録材料部としては、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みを、また金属部としては少なくとも７ｎｍ以上の厚みを、それぞれ確保した状態で透過率向上を図ることができ、光情報記録媒体の良好な記録再生性能や保存性を確保できる。
また第３誘電体部も、記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上とされ、また第３誘電体部は、第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされることで、半透過情報記録層の光透過率を６５％以上とすることができ、３層記録媒体や４層記録媒体に好適なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．ディスク構造］
［２．必要な光学特性及び実現手法］
［３．半透過情報記録層の例］
【００２０】
［１．ディスク構造］
実施の形態の相変化型の光ディスク１として、図１に３層ディスクの構造を、また図２に実施の形態の４層ディスクの構造を模式的に示す。
図１（ａ）に示すように、３層ディスクは、ポリカーボネート等のプラスチック或いはガラスからなる支持基板２上に、第一情報記録層３が形成される。そして、その上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な第一中間層４を介して第二情報記録層５が形成される。さらにその上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な第二中間層６を介して第三情報記録層７が形成される。そしてその上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な光透過保護層（カバー層）８が形成された層構造を有する。
記録再生に用いるレーザ光は光透過保護層８側から入射される。ディスク記録再生装置から出射されて、光透過保護層８側から入射されたレーザ光は、ディスク記録再生装置側のフォーカス制御に応じて、第一情報記録層３もしくは第二情報記録層５もしくは第三情報記録層７に集光され、情報の記録再生が行われる。
【００２１】
また４層ディスクの場合は、３層ディスクの構造に加えて第三中間層１０、第四情報記録層９が形成される。即ち図２（ａ）に示すように、支持基板２上に、第一情報記録層３、第一中間層４、第二情報記録層５、第二中間層６、第三情報記録層７、第三中間層１０、第四情報記録層９、光透過保護層（カバー層）８が形成された層構造となる。
光透過保護層８側から入射されたレーザ光は第一、第二、第三、第四情報記録層（３、５，７，９）のいずれかに集光され、情報の記録再生が行われる。
【００２２】
ここで、図１の３層ディスクの場合は、最も支持基板２側となる第一情報記録層３以外の情報記録層、即ち第二情報記録層５、第三情報記録層７が、半透過情報記録層とされ、図１（ｂ）に示す層構造を有することになる。
また、図２の４層ディスクの場合も、最も支持基板２側となる第一情報記録層３以外の情報記録層、即ち第二情報記録層５、第三情報記録層７、第四情報記録層９が、半透過情報記録層とされ、図２（ｂ）に示す層構造を有することになる。
【００２３】
この半透過情報記録層は、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、光透過保護層８側（レーザ入射側）から見て、第１誘電体部１１、記録材料部１２、第２誘電体部１３、金属部１４、第３誘電体部１５とされる。
即ちディスク製造時には、その半透過情報記録層の直下の中間層上に、順に、第３誘電体部１５、金属部１４、第２誘電体部１３、記録材料部１２、第１誘電体部１１としての各薄膜がスパッタリング装置を用いて積層されて形成される。
【００２４】
このような半透過情報記録層の第１誘電体部１１、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５は、それぞれ1種類の誘電体材料による一層構造によって構成されるだけでなく、複数の誘電体材料が積層された構造であっても良い。
例えば第１誘電体部１１、第３誘電体部１５は、相変化記録材料や支持基板側で接する中間層等の材料との相性があり、記録再生信号特性に影響を与えたり腐食等保存上の信頼性に影響を与えるため、それぞれ適した材料で複数の誘電体が積層された構造とされることがある。
【００２５】
図３に積層構造例を示す。
図３は、半透過情報記録層として例えば図１の第三情報記録層７を挙げて示しているが、例えば第１誘電体部１１は、誘電体ａ，ｂ，ｃが積層された層構造とされる。
第２誘電体部１３は、誘電体ｄによる一層構造とされる。
第３誘電体部１５は、誘電体ｅ，ｆが積層された層構造とされる。
これは一例であり、第１誘電体部１１、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５としては他の構造も考えられる。例えば第１誘電体部１１は、一層構造とされたり、２つの誘電体材料による積層構造とされる場合もある。第２誘電体部１３、第３誘電体部１５についても同様に他の構造が考えられる。
【００２６】
なお、半透過情報記録層についての反射率、透過率の定義を説明しておく。
図３において矢印でレーザ光成分を示しているが、反射率は図中のｒをもって反射率とする。即ちディスク記録再生装置から光ディスクに照射されるレーザ入射光を「１」としたとき、光透過保護層８の表面で反射する光成分ｒｓ、半透過情報記録層に入射する光成分ｔｉ、半透過情報記録層で反射する光成分ｒｉ、光成分ｒｉのうちで光透過保護層８の表面で反射する光成分ｒｉｓがあるが、つまり反射率ｒは、入射光＝１に対する半透過情報記録層で反射してディスク記録再生装置の対物レンズ側へ戻る光成分である。つまりディスクの外から見ての、入射光に対する半透過情報記録層からの反射光成分の比率である。
後述する図５（ｂ）（ｄ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）で用いる反射率は、この反射率ｒである。
但し、図５（ａ）（ｃ）、図６（ａ）、図７（ａ）、及び後述する具体例としての図９では反射率（ｒｉ／ｔｉ）を用いており、これは半透過情報記録層のみで見た入射光に対する反射光の比率である。
透過率ｔは図中の光成分ｔｉと、半透過情報記録層を透過する光成分ｔｏを用いて、ｔ＝ｔｏ／ｔｉ をもって透過率とする。
【００２７】
ここで半透過情報記録層の記録材料部１２、金属部１４の厚みについて述べておく。
記録材料部１２は、相変化材料による薄膜として形成される。
金属部１４は、Ａｇ合金等による反射膜として形成される。
半透過情報記録層の透過率は、この記録材料部１２及び金属部１４の厚みに強く依存するが、透過率を上げるためには、それぞれを薄くすることが１つの手法として考えられる。ところが先に述べたように、これらを薄くするほど耐腐食性が悪化し、保存性が悪化したり、信号書き換え性能（消去比）が低下したりする。
このため本例では、これら記録材料部１２及び金属部１４の厚みとして下限を設ける。
図４（ａ）にＡｇ合金厚に対する耐腐食性：信頼性試験における欠陥増加率の測定結果を示す。厚み７ｎｍを越えると欠陥が増加していることがわかる。
また図４（ｂ）には記録材料の厚みに対する信号書き換え特性：消去比の測定結果を示す。消去比の下限値２６dＢを破線で示したが、記録材料厚５．２ｎｍ以上でこれを上回ることがわかる。
これらよりＡｇ合金による金属部１４は７ｎｍ、記録材料部１２は５．２ｎｍが、利用可能な下限値であった。
なお、実際の大量生産工程での各種マージンを考慮したうえでの望ましい下限値として考えると、金属部１４は８ｎｍ、記録材料部１２は５．５ｎｍが下限として適切であるといえる。
【００２８】
［２．必要な光学特性及び実現手法］
本実施の形態で実現する光学特性及び実現手法について説明する。
上記図１，図２では３層ディスク、４層ディスクを例示したが、本発明の光情報記録媒体（光ディスク）としては２層以上の情報記録層を有するものを対象とする。
そして第二以上の情報記録層は、最も支持基板側である第一情報記録層まで記録再生レーザー光を到達させるために、透光性能を有する必要があるため、上記のように半透過情報記録層とされる。
【００２９】
すでに商品化されている２層ディスクにおいては第二情報記録層の光透過率は４５〜５５％の光透過率を有している。
ここで２層ディスクにおける各記録層の光学特性を図５（ａ）に示し、入射光の使われ方を図５（ｂ）に示す。
図５（ａ）は第一情報記録層と第二情報記録層についての光学特性として反射率（ｒｉ／ｔｉ）、透過率、吸収率を示している。また図５（ｂ）は、２層ディスクへの入射エネルギーを１００％としたときの第一情報記録層と第二情報記録層のエネルギー配分を、反射率（ｒ）、吸収率で示している。
【００３０】
図５（ｂ）にあるとおり、各情報記録層に吸収される光エネルギーには一割程度の差があり、記録パワーも同程度の差になるが、記録パワーのアンバランスとしては許容範囲である。
多層ディスクにおいては、各情報記録層での吸収エネルギーが、どの層でもほぼ同等になるように設計することで、各層の記録感度を合わせることが可能になる。
第一、第二情報記録層に加えて第三情報記録層を形成して３層ディスクを構成する場合には、ディスクの外からみた各記録層の反射率（ｒ）と記録感度を合わせるよう設計することになる。
この場合の各情報記録層の光学特性は図５（ｃ）のようになり、入射光のエネルギー配分は図５（ｄ）のようになる。
同様に４層ディスクにおいては各情報記録層の光学特性は図６（ａ）のようになり、入射光のエネルギー配分は図６（ｂ）のようになる。
【００３１】
各情報記録層は単独で記録感度や反射率の値を微調整することも可能であるので、図示した半透過情報記録層の光透過率は厳密なものではない。図５（ｃ）では第三情報記録層の透過率を７０％としているが、第三情報記録層を形成する場合には６５〜７５％の光透過率であれば確実にメディアとしての光学バランスや記録パワーのバランスを確保できる。例えば３層ディスクにおいて第三情報記録層の透過率が６５％の場合で、図５（ｄ）の反射率に合わせる場合、第一、第二情報記録層の反射率を若干高めて図７（ａ）の光学特性にすることで、３層ディスクとしてのエネルギーバランスを図７（ｂ）のように追い込むことが出来る。
この場合、各層の光吸収率に差が出るが、第二情報記録層の吸収率に対して他層の吸収率は一割程度ずれている。この一割の差分であれば記録層の熱設計を最適化することで記録感度を合わせることが出来る。
【００３２】
同様に、４層ディスクとして第四情報記録層を形成する場合には７３〜８３％の光透過率があれば光学バランスを確保できる。
このように情報記録層の層数が増えるほど最も光入射側の情報記録層はより高い光透過率を要求される。
【００３３】
書き換え型のディスクにおいて、第二以上の情報記録層のような半透過情報記録層については、上述のようにの相変化型記録材料、誘電体、金属といった材料をスパッタリング装置で積層して形成する。即ちその基本的な構成は光入射側から第１誘電体部１１、記録材料部１２、第２誘電体部１３、金属部１４、第３誘電体部１５とされる。
このような半透過情報記録層において本例では、第三情報記録層、第四情報記録層として求められる透過率を実現するために、第１誘電体部１１の屈折率を２．４以上とする。
なお、第１誘電体部１１が複数の誘電体材料の積層構造（例えば上記図３の誘電体ａ，ｂ，ｃの積層構造）とされる場合には、その積層構成のうちの少なくとも１つの誘電体材料の屈折率が２．４以上であればよい。
【００３４】
また、半透過情報記録層中で吸収を有する記録材料や金属膜の厚みを減らさずに出来るだけ透過率を高めるためには、第１誘電体部１１、第３誘電体部１５が３共に屈折率２．４以上あることが望ましい。
【００３５】
更に第１誘電体部１１、第３誘電体部１５に２．４以上の高屈折率材料を配置した場合に、最も透過率を高めるためには、第１誘電体部１１と第３誘電体部１５の屈折率の間に適切な関係があることが判明した。
即ち、第１誘電体部１１もしくは第３誘電体部１５の一方の屈折率が決定された場合に、最大の透過率を得るには、他方の誘電体の屈折率を図８の点線内の組み合わせになるように選ぶことが望ましい。
例えば第１誘電体部１１の屈折率が２．４であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から２．５の範囲とされるようにする。
また第１誘電体部１１の屈折率が２．５であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から２．７の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．６であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から２．９の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．７であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から３．０の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．８であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．５から３．０の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．９であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．６から３．０の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が３．０であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．７から３．０の範囲とされるようにする。
【００３６】
後述するが、この図８の点線内の組み合わせは、第１誘電体部１１が２．４以上の或る屈折率とされた各場合において、半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされる場合である。
【００３７】
第１誘電体部１１や第３誘電体部１５に配置する２．４以上の屈折率を有する材料としては、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3などの材料が存在する。
即ち第１誘電体部１１や第３誘電体部１５は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有するようにする。なお、単一誘電体材料とはＳｉＯ2やＺｎＳなどの基本構造を有する誘電体による材料であり、複合誘電体材料とは、例えばＳｉＯ2やＺｎＳなどの基本構造を有する複数の誘電体が原子レベルで均一に混ざり合ったものである。
また高屈折率材料は複素屈折率のうち消衰係数を０にすることが比較的難しい。消衰係数が増加すると情報記録層の光透過率が減少するため、第三情報記録層、第四情報記録層で使用する場合には所望の透過率を満たすことがより困難になる。このため第三情報記録層に必要な透過率６５％〜７５％を得るためには消衰係数ｋは０．０４以下が必要であり、０．０１以下であることが望ましい。
【００３８】
相変化記録材料には組成式ＧｅaＳｂ2Ｔｅa+3、ＧｅaＢｉ2Ｔｅa+3（１≦ａ≦２０）や、これらでＧｅ，Ｔｅの量を微調整したもの、ＧｅaＳｂ2Ｔｅa+3とＧｅaＢｉ2Ｔｅa+3を混ぜ合わせたような組成のもの、更にこれらの材料の記録情報保存性能等を向上するために用途に応じて元素が添加されたものなどが半透過情報記録層の記録材料として使用されている。
金属部１４の薄膜は主に記録材料層で発生した熱を効率よく逃がす用途で設けられており、相変化型光情報記録媒体ではＡｇ合金が広く使用されている。Ａｇは青色波長帯において他の金属材料に比べて透光性や反射率が高い材料なので、半透過情報記録層でも金属部１４として利用されている。
【００３９】
［３．半透過情報記録層の例］
以下、半透過情報記録層としての具体例を説明する。
なお上述のように、Ａｇ合金による金属部１４は７ｎｍ、記録材料部１２は５．２ｎｍが、利用可能な下限値であるが、以下では金属部１４は８ｎｍ、記録材料部１２は５．５ｎｍとして厚みを固定した上で各種具体例を示す。
また反射率ｒは記録材料が結晶の時の値（Ｒｃ）が１．８％〜２．２％、非晶質の時の値（Ｒａ）との比率：Ｒｃ／Ｒａ＞４付近になるよう各材料層の厚みを合わせこんだ。
反射率ｒの設定範囲は他の範囲たとえば２．３％〜２．７％などに設定しても同様に扱うことが出来る。
【００４０】
各具体例では、半透過情報記録層は図３に示した構造を有する。即ち支持基板側から中間層上に誘電体ｆ、誘電体ｅ、Ａｇ合金、誘電体ｄ、相変化記録材料、誘電体ｃ、誘電体ｂ、誘電体ａの順に材料が積層されている。
Ａｇ合金は厚み８ｎｍで屈折率０．１４−ｉ２．２を用いた。
相変化記録材料は厚み５．５ｎｍ、結晶時の屈折率が１．８−ｉ３．６、非晶質時の屈折率が２．８−ｉ２．６の材料を用いた。
光透過保護層と記録層より支持基板側の中間層材料には屈折率が１．５５の材料を用いた。
なおＡｇ合金厚や記録材料厚を今回の設定より厚くすると、透過率が減少する。
【００４１】
図９にサンプルＳ１〜Ｓ１０として、各種誘電体材料の組み合わせと、その組み合わせに対する反射率、透過率の結果として、具体例を示す。この図９に示す反射率は上述した（ｒｉ／ｔｉ）である。
なおサンプルＳ１、Ｓ２は比較例としている。
本実施の形態に相当する実施例はサンプルＳ３〜Ｓ１０となる。
なお、図９の第１誘電体部１１として誘電体ａ，ｂ，ｃを示しているが、誘電体ｂのみのサンプルは、その第１誘電体部１１が一層構造で形成されているものである。また誘電体ａ，ｂ、誘電体ｂ，ｃ、又は誘電体ａ，ｂ，ｃが示されたサンプルは、その第１誘電体部１１が積層構造で形成されているものである。
また第３誘電体部１５として誘電体ｅ，ｆを示しているが、誘電体ｅのみのサンプルは、その第３誘電体部１５が一層構造で形成されているもので、誘電体ｅ，ｆが示されたサンプルは、その第３誘電体部１５が積層構造で形成されているものである。
【００４２】
各サンプルは次のとおりである。なお、全サンプルにおいて、第２誘電体部１３については、屈折率２．１のＳｉＮを用い、サンプルＳ１以外は、その厚みは３ｎｍとしている。
＜Ｓ１＞
比較例としてのサンプルＳ１は第１誘電体部１１、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５のそれぞれの誘電体材料としてＳｉＮを用いている。ＳｉＮの屈折率は２．１である。厚みは第１誘電体部１１は３５ｎｍ、第２誘電体部１３は１０ｎｍ、第３誘電体部１５は１５ｎｍである。
＜Ｓ２＞
比較例としてのサンプルＳ２は第１誘電体部１１、第２誘電体部１３の誘電体材料としてＳｉＮを用い、第３誘電体部１５の誘電体材料としてＮｂ2Ｏ5を用いている。ＳｉＮの屈折率は２．１、Ｎｂ2Ｏ5の屈折率は２．５５である。厚みは第１誘電体部１１は３５ｎｍ、第２誘電体部１３は３ｎｍ、第３誘電体部１５は１０ｎｍである。
【００４３】
＜Ｓ３＞
サンプルＳ３は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５のＮｂ2Ｏ5を用い、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５の誘電体材料としてＳｉＮを用いている。厚みは第１誘電体部１１は２９ｎｍ、第３誘電体部１５は３７ｎｍである。
＜Ｓ４＞
サンプルＳ４は第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５の誘電体材料として屈折率２．５５のＮｂ2Ｏ5を用いている。厚みは第１誘電体部１１は３２ｎｍ、第３誘電体部１５は２５ｎｍである。
＜Ｓ５＞
サンプルＳ５は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５のＮｂ2Ｏ5を用い厚みは３０ｎｍとしている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．７７で厚み５ｎｍのＴｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み２１ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ６＞
サンプルＳ６は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5と、屈折率２．１で厚み５ｎｍのＳｉＮを用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ７＞
サンプルＳ７は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5と、屈折率２．１で厚み５ｎｍのＳｉＮを用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．７７で厚み５ｎｍのＴｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み２０ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ８＞
サンプルＳ８は第１誘電体部１１の誘電体ｂとして屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5と用い、誘電体ａ，ｃとして屈折率２．１で厚み５ｎｍのＳｉＮを用いている。
第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２２ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ９＞
サンプルＳ９は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率１．４８で厚み１０ｎｍのＳｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み３２ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ１０＞
サンプルＳ１０は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率１．４８で厚み１０ｎｍのＳｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
【００４４】
この図９において、第１誘電体部１１（誘電体ａ，ｂ，ｃ）、第３誘電体部１５（誘電体ｄ，ｆ）に２．４以上の高屈折率誘電体を含まないサンプルＳ１に対し、第１誘電体部１１に高屈折率誘電体であるＮｂ2Ｏ5を含むサンプルＳ３〜Ｓ１０は透過率が高められていることがわかる。
また、第３誘電体部１５に高屈折率誘電体を含み、第１誘電体部１１に高屈折率誘電体を含まないサンプルＳ２に対し、第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５に高屈折率誘電体（Ｎｂ2Ｏ5）を含むサンプルＳ４〜Ｓ１０も、透過率が高められている。
【００４５】
すなわち第１誘電体部１１に高屈折率誘電体を配置することで半透過情報記録層の透過率を向上させることが可能である。
更に第１誘電体部１１と第３誘電体部１５について、共に高屈折率材料であるＮｂ2Ｏ5（屈折率２．５５）等を含むサンプルＳ４〜Ｓ１０記録層は、透過率６５％を十分確保しており、３層ディスクの第三情報記録層７としての光学的な特性を満足することが出来る。
また、後述するように、より透過率を高め、４層ディスクの第四情報記録層９としての光学的な特性を満足することが出来る。
【００４６】
第１誘電体部１１にのみ高屈折率誘電体を有するサンプルＳ３については、透過率は６０％程度であり、３層ディスクの第三情報記録層７としては、やや透過率が不足するとも考えられるが、２層ディスクの第二情報記録層としては好適である。２層ディスクの第二情報記録層とする場合は、十分以上の透過率が得られることを利用し、逆に金属部１４や記録材料部１２の厚みを厚くすることも想定できる。なお、この点についてはサンプルＳ４〜Ｓ１０についても言えることである。
【００４７】
なお、以上のサンプルＳ３〜Ｓ１０は、一例にすぎず、本発明に該当する半透過情報記録層の材料、構造は各種多様に考えられることはいうまでもない。
【００４８】
ここで、例えばサンプルＳ６のように、第１誘電体部１１（誘電体ｂ）及び第３誘電体部１５（誘電体ｅ）に同一の材料を配置する場合を想定し、その屈折率をパラメータとして透過率を計算した結果を図１０に示す。
この図１０より、屈折率値が高まるほど透過率が向上することと、屈折率値が２．４以上であれば透過率６５％以上を達成できることがわかる。
【００４９】
また先に述べたように、第１誘電体部１１、第３誘電体部１５に２．４以上の高屈折率材料を配置した場合において、最も透過率を高めようとする場合には、第１誘電体部１１と第３誘電体部１５の屈折率の間に適切な関係がある。
第１誘電体部１１、第３誘電体部１５がいろいろな屈折率をとる場合の各屈折率に対する最大透過率の計算結果を図１１に示す。
図１１では、第３誘電体部１５の屈折率が２．３〜３．０としたそれぞれの場合について、各線Ｐ１〜Ｐ８により、第１誘電体部１１の屈折率が２．３〜３．０の範囲とされた場合の透過率を示したものである。
この図１１より、第１誘電体部１１を決定したときには、その屈折率に対して透過率を最大にする第３誘電体部１５の屈折率範囲が存在することがわかる。各線Ｐ１〜Ｐ８において●が、透過率が最大値となっているポイントを示している。
【００５０】
ここで、第１誘電体部１１の屈折率を決めた時に得られる最大透過率に対して、半透過情報記録層の透過率が１％低下する第３誘電体部１５の屈折率範囲を示したものが、上述した図８において、点線で囲われた領域である。
つまりこの点線内の領域に相当するような、第１誘電体部１１の屈折率と第３誘電体部１５の屈折率の組み合わせを用いることで良好な透過率特性を得ることができ、当該半透過情報記録層としての光透過率を６５％以上、例えば７０％程度にまで高めることもできる。
【００５１】
次に消衰係数について述べる。
第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５の誘電体材料が光に対し吸収を有する場合、透過率が減少してしまう。このため誘電体材料の消衰係数に対する光透過率の減少傾向を計算により調査した。
第１誘電体部１１、第３誘電体部１５が、屈折率２．４から３．０の範囲をとる場合に、その誘電体材料の消衰係数が発生した時の透過率の減少傾向を図１２に示す。各線Ｑ１〜Ｑ７は、屈折率２．４から３．０の各場合における、消衰計数と透過率の関係を示している。
図１２より、３．０相当の高屈折率誘電体を用いたとしても、その消衰係数が０．０４を超えると透過率６５％を得ることが出来ないことがわかる。よって第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５の消衰係数は０．０４以下であることが必要である。特には０．０１以下であることが望ましい。
【００５２】
屈折率２．４以上の高屈折率透明誘電体については次のとおりである。
第１誘電体部１１、第３誘電体部１５で必要とされる高屈折率透明誘電体を調査し、例えばブルーレイディスクで用いられているレーザ光波長４０５ｎｍでの屈折率測定を行ったところ、図１４に示す材料を得た。即ち、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3などの材料が存在する。
但しスパッタリング条件で屈折率、消衰係数は変化するので、図１４の値を得た時の各材料の薄膜の状態が、その薄膜の状態として必ずしも最適ではない。
Ｂｉ2Ｏ3は消衰係数が高めであるが、透明誘電体材料との複合化により消衰係数を低下できる。たとえば Ｂｉ12ＳｉＯ20（Ｂｉ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝６：１）は光学結晶として知られており消衰係数は０．０１を十分下回る。
【００５３】
また、第１誘電体部１１が３層の誘電体による積層構造を有し、レーザ入射側から誘電体ａ、誘電体ｂ、誘電体ｃとなる時に、透過率６５％以上を得ることが可能な誘電体ｂ，ｃの屈折率の組み合わせ範囲を調査した。
なお誘電体ｃは、記録材料部に接する誘電体である。また誘電体ｂは、誘電体ｃのレーザ光入射側に配される誘電体である。
誘電体ｂと第３誘電体部１５（誘電体ｅ）は、上述の各事情を考慮すると同一材料であることが望ましい。よってここでは誘電体ｂと第３誘電体部１５には同じ屈折率を配置した。その結果、図１３の結果を得た。
図１３において誘電体ｂと誘電体ｃの屈折率の関係を示すが、斜線部が透過率６５％以上となる。
これより透過率６５％を得るために必要な誘電体ｂとｃの屈折率の関係は図９の直線上になり、透過率６５％以上をとる範囲はこの直線の上側の斜線部、すなわち、
（誘電体ｃの屈折率）≧−３．６×（誘電体ｂの屈折率）＋１１
を満たす領域であった。
従ってこのような条件を満たす誘電体材料が選定されることが適切となる。
なお、誘電体ａの屈折率は１．４〜３．０の範囲でどのような材料を配置しても、膜厚を最適化することで、誘電体ａを配置しない場合の最大透過率と同等の透過率を得ることができた。ただし誘電体ａに吸収がない場合である。
また、この例においては本発明請求項１１でいう誘電体Ｙに相当するのは誘電体ｃであり、誘電体Ｘに相当するのは誘電体ｂであることを付記しておく。
【００５４】
以上、実施の形態について説明してきたが、実施の形態で述べた半透過情報記録層は、第１誘電体部１１、又は第１誘電体部１１と第３誘電体部１５の両方において、屈折率が２．４以上である。
特には第１誘電体部１１と第３誘電体部１５に含まれる高屈折率誘電体の屈折率値組み合わせが図８の点線内の組み合わせをとるようにすることで、記録再生レーザ波長に対して光透過率６５％以上を達成することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態の３層ディスクの層構造の説明図である。
【図２】実施の形態の４層ディスクの層構造の説明図である。
【図３】実施の形態の半透過情報記録層の構造の説明図である。
【図４】実施の形態の金属部及び記録材料部の厚みの設定の説明図である。
【図５】二層ディスク及び三層ディスクの光学特性及びエネルギー配分の説明図である。
【図６】四層ディスクの光学特性及びエネルギー配分の説明図である。
【図７】三層ディスクの光学特性及びエネルギー配分の説明図である。
【図８】実施の形態の屈折率の組み合わせの説明図である。
【図９】実施の形態の半透過情報記録層の材料の各種実施例の説明図である。
【図１０】実施の形態の屈折率と最大透過率の関係の説明図である。
【図１１】実施の形態の屈折率の組み合わせ毎の最大透過率の関係の説明図である。
【図１２】実施の形態の消衰係数と透過率の関係の説明図である。
【図１３】実施の形態の透過率６５％を得る誘電体の関係の説明図である。
【図１４】実施の形態で採用できる誘電体材料の説明図である。
【図１５】二層ディスクと三層ディスクの説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ディスク、２ 支持基板、３ 第一情報記録層、４ 第一中間層、５ 第二情報記録層、６ 第二中間層、７ 第三情報記録層、８ 光透過保護層、９ 第四情報記録層、１０ 第三中間層、１１ 第１誘電体部、１２ 記録材料部、１３ 第２誘電体部、１４ 金属部、１５ 第３誘電体部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の照射により記録層の状態を変化させその変化を光学的な応答の変化として読み取ることで情報の記録、消去および読み取りが行なわれる光情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】国際公開第０３／０２５９２２号パンフレット
【０００３】
レーザビームの照射による情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一つとして、結晶−非晶質間、あるいは結晶１−結晶２の２つの結晶相間の転移を利用する、いわゆる相変化型光記録媒体が知られている。この相変化型光記録媒体としては例えばＣＤ−ＲＷ（Compact Disc - Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc - Rewritable）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc - Random Access Memory）などが商品化されている。
相変化記録方式に用いられる記録層材料としては、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどを主成分とする記録材料が広く知られており、書き換え可能な光ディスクとして実用化されている。
【０００４】
近年はブルーレイディスク（Blu-ray disc：登録商標）に代表される青色レーザ波長に対応した高密度光ディスクや、それに対応するディスクドライブ装置が製品化されている。そして、ブルーレイディスク等の高密度光ディスクの規格の中では、書き換え型（相変化型）光ディスクのうち、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭでは見られなかった二層ディスクの規格が盛り込まれ実用化されている。
書き換え型において二層ディスクが実現した技術的背景には、青色レーザ光に対して相変化記録材料や情報記録層内で使用されている金属薄膜が赤色レーザ光に比べて光を通しやすいことがある。また光情報記録媒体に対しては大容量記録、長時間録画といった要求が常に存在し、この点でも二層ディスクの開発が促進された。
【０００５】
二層ディスクの構造（ディスクの厚み方向の層構造）を図１５（ａ）に模式的に示す。
相変化型の二層ディスクは、ポリカーボネート等のプラスチックからなる支持基板１００上に、第一情報記録層１０１が形成される。そして、その上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な中間層１０２を介して第二情報記録層１０３が形成され、その上に記録再生波長に対して透明な光透過保護層（カバー層）１０４が形成された層構造を有する。
記録再生に用いるレーザ光は光透過保護層１０４側から図示しない対物レンズを通して入射される。対物レンズを通過したレーザ光は第一情報記録層１０１もしくは第二情報記録層１０３に集光され、情報の記録再生が行われる。
【０００６】
相変化型の二層ディスクにおいて特徴的なのは第二情報記録層１０３であり、スパッタリング装置を用いて誘電体、金属、相変化記録材料などを、記録再生性能を発揮できるよう積層して形成する。
たとえば典型的な積層構造は、図示するように、レーザ光入射側から見て、第１誘電体部１１１、記録材料部１１２、第２誘電体部１１３、金属部１１４、第３誘電体部１１５とされる。即ちディスク製造時には、中間層１０２上に、順に、第３誘電体部１１５、金属部１１４、第２誘電体部１１３、記録材料部１１２、第１誘電体部１１１を積層していくことで、当該層構造が形成される。なお記録材料部１１２は、相変化記録材料で形成される。金属部１１４は、レーザ光に対する反射膜としての機能を持つ。
このような第二情報記録層１０３は、第一情報記録層１０１の記録再生のために光を透過する性質を有する半透過情報記録層とされ、おおよそ４５％から５５％の光透過率をもたせて、光ディスク記録再生装置（ドライブ）からみて第一情報記録層と第二情報記録層の記録再生パワーや反射率が一致するように設計されている。
上記特許文献１には、このような高い光透過率を得る方法として、半透過情報記録層にて、半透過情報記録層より支持基板側に配置された中間層材料と半透過情報記録層中の金属反射膜間に配置する誘電体に高屈折率透明誘電体を配置する方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、相変化型二層ディスクは、光入射側の半透過情報記録層（第二情報記録層１０３）に５０％前後という高い光透過率を得る必要があり、このために、記録材料部１１２や金属部１１４（金属反射膜）を極端に薄くする手法をとっている。
ところがこのため、光ディスクメディアの保存における信頼性や情報の記録再生信号特性を確保することが困難な状況に陥っている。
記録材料部１１２や金属部１１４の厚みを減らすことなく光透過率を高めることが出来れば、その分を記録材料部１１２や金属部１１４を厚くする方向に設計でき、信頼性や記録再生信号特性を向上することが可能となる。このため半透過情報記録層において記録材料部１１２や金属部１１４を極端に薄くすることなく、光透過率を高める技術の開発が望まれている。
【０００８】
また、デジタル放送の本格稼動等の状況から、より大容量の情報記録媒体への需要が高まり、光ディスクも更なる大容量化が求められるようになってきた。
大容量化への１つの方法として、光ディスクの更なる多層化がある。たとえばブルーレイディスクの単層ディスクは標準で２５ＧＢ（Giga Byte）、二層ディスクで５０ＧＢである。３層に出来れば７５ＧＢになり４層であれば１００ＧＢを実現できる。更に最新の信号処理技術を組み合わせれば３層で１００ＧＢ、４層で１３０ＧＢも実現可能になると見込まれている。
３層ディスクを実現する場合、第二情報記録層より光透過保護層側に、記録再生レーザ光に対して透明な中間層を介して第三情報記録層を形成する。即ち図１５（ｂ）に模式的に示すように、支持基板２００上に、第一情報記録層２０１、第一中間層２０２、第二情報記録層２０３、第二中間層２０４、第三情報記録層２０５、光透過保護層２０６が形成された層構造とする。第二情報記録層２０３、第三情報記録層２０５は、半透過情報記録層とされ、図１５（ａ）の第二情報記録層１０３と同様、レーザ光入射側から見て、第１誘電体部１１１、記録材料部１１２、第２誘電体部１１３、金属部１１４、第３誘電体部１１５を有する構造とされることが考えられる。
【０００９】
既に実用化されている二層ディスクを発展させて、このように第三情報記録層２０５を形成し、三層ディスクを実現する場合、第三情報記録層２０５の透過率は６５％〜７５％が求められる。これは二層ディスクの各記録層の反射率および第二情報記録層の透過率（約５０％）を考慮し、各情報記録層からの反射率や記録パワーのバランスを考慮することで得られる透過率範囲である。
第一、第二情報記録層２０１，２０３からの反射率を高めようとすると、第３情報記録層２０５の透過率は更に高い値を要求される。
【００１０】
半透過情報記録層としての情報記録層、つまり第一情報記録層１０１，２０１以外の情報記録層において、透過率を下げる主な要因は、金属部１１４や相変化材料による記録材料部１１２での光吸収にある。
金属部１１４や記録材料部１１２は、記録再生にかかわる熱的な特性や書き換え性能などに深くかかわるので、その材料を大幅に変更することはできない。
このためこれら金属部１１４や記録材料部１１２の厚みを減らすことで透過率向上を図ることが考えられるが、上述のとおり大幅な厚み低減は避けたい。
【００１１】
上記のように情報記録層は積層膜であり、光学的には多重光干渉膜であるので、積層される各膜の厚みを最適化することでより透過率の高い状態に設計することは可能である。上記特許文献１では、二層ディスクに対する技術ではあるが、第二情報記録層１０３の透過率を高めるために第二情報記録層１０３において中間層１０２に接する第３誘電体部１１５に出来るだけ屈折率の高い材料を配置することを提案している。その屈折率は２．４以上である。
【００１２】
しかしながら、この構成で実現できる光透過率は多く見積もっても６５％未満である。三層ディスクに要求される透過率６５％〜７５％を実現するには更なる要素が必要である。
そこで本発明は、半透過情報記録層において、金属部や記録材料部の厚みを極端に減らすことなく、より高い透過率を実現する技術を提案し、もって３層ディスク、４層ディスクなどを実用化できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の光情報記録媒体は、支持基板と、記録再生レーザ光の入射側の層となる光透過保護層の間に、波長が４００〜４１０ｎｍである記録再生レーザ光に対して透明な中間層によって離間された複数の情報記録層を有する。そして上記複数の情報記録層の内で、最も上記支持基板側となる情報記録層以外の１又は複数の情報記録層は、上記レーザ光を透過する性質を有する半透過情報記録層とされる。この１又は複数の半透過情報記録層の全部又は一部は、レーザ光の入射側からみて順に、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの記録材料部と、第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの金属部と、第３誘電体部とを有する構造とされているものとする。
【００１４】
また上記第３誘電体部も、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上とされる。
また上記半透過情報記録層の上記第３誘電体部は、上記第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされることで、当該半透過情報記録層の光透過率が６５％以上とされている。
また上記第１誘電体部及び上記第３誘電体部の消衰係数が０．０４以下とする。
【００１５】
また上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層及び第三情報記録層が形成された３層記録媒体とした場合、上記第三情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされる。
また上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層、第三情報記録層及び第四情報記録層が形成された４層記録媒体とした場合、上記第三情報記録層及び第四情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされる。
【００１６】
また上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料による一層構造で成る。
或いは、上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料を含む、複数の誘電体材料が積層された構造で成る。
また上記第１誘電体部、及び／又は上記第３誘電体部は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有する。
また上記第１誘電体部は、複数の透明誘電体材料が積層されて成る場合において、上記記録材料部に接する誘電体をＹ、当該誘電体Ｙのレーザ光入射側に配される誘電体をＸとしたときに、上記誘電体Ｙは、その屈折率が、
（誘電体Ｙの屈折率）≧−３．６×（誘電体Ｘの屈折率）＋１１
の範囲の値を有する透明誘電体材料である。
【００１７】
このような本発明の光情報記録媒体は、半透過情報記録層が、第１誘電体部、記録材料部、第２誘電体部、金属部、第３誘電体部とを有する構造とされる場合において、特に第１誘電体部の屈折率が２．４以上となるようにし、これにより透過率を向上させる。また、記録材料部としては、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みを、また金属部としては少なくとも７ｎｍ以上の厚みを、それぞれ確保することで、記録再生性能や保存性を良好とする。
【発明の効果】
【００１８】
このような本発明によれば、半透過情報記録層が、第１誘電体部、記録材料部、第２誘電体部、金属部、第３誘電体部とを有する構造とされる場合において、第１誘電体部の屈折率が２．４以上となるようにして透過率を向上させることができ、多層ディスク等の実現に供することができる。またこの場合、記録材料部としては、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みを、また金属部としては少なくとも７ｎｍ以上の厚みを、それぞれ確保した状態で透過率向上を図ることができ、光情報記録媒体の良好な記録再生性能や保存性を確保できる。
また第３誘電体部も、記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上とされ、また第３誘電体部は、第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされることで、半透過情報記録層の光透過率を６５％以上とすることができ、３層記録媒体や４層記録媒体に好適なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．ディスク構造］
［２．必要な光学特性及び実現手法］
［３．半透過情報記録層の例］
【００２０】
［１．ディスク構造］
実施の形態の相変化型の光ディスク１として、図１に３層ディスクの構造を、また図２に実施の形態の４層ディスクの構造を模式的に示す。
図１（ａ）に示すように、３層ディスクは、ポリカーボネート等のプラスチック或いはガラスからなる支持基板２上に、第一情報記録層３が形成される。そして、その上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な第一中間層４を介して第二情報記録層５が形成される。さらにその上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な第二中間層６を介して第三情報記録層７が形成される。そしてその上に記録再生レーザ光の波長に対して透明な光透過保護層（カバー層）８が形成された層構造を有する。
記録再生に用いるレーザ光は光透過保護層８側から入射される。ディスク記録再生装置から出射されて、光透過保護層８側から入射されたレーザ光は、ディスク記録再生装置側のフォーカス制御に応じて、第一情報記録層３もしくは第二情報記録層５もしくは第三情報記録層７に集光され、情報の記録再生が行われる。
【００２１】
また４層ディスクの場合は、３層ディスクの構造に加えて第三中間層１０、第四情報記録層９が形成される。即ち図２（ａ）に示すように、支持基板２上に、第一情報記録層３、第一中間層４、第二情報記録層５、第二中間層６、第三情報記録層７、第三中間層１０、第四情報記録層９、光透過保護層（カバー層）８が形成された層構造となる。
光透過保護層８側から入射されたレーザ光は第一、第二、第三、第四情報記録層（３、５，７，９）のいずれかに集光され、情報の記録再生が行われる。
【００２２】
ここで、図１の３層ディスクの場合は、最も支持基板２側となる第一情報記録層３以外の情報記録層、即ち第二情報記録層５、第三情報記録層７が、半透過情報記録層とされ、図１（ｂ）に示す層構造を有することになる。
また、図２の４層ディスクの場合も、最も支持基板２側となる第一情報記録層３以外の情報記録層、即ち第二情報記録層５、第三情報記録層７、第四情報記録層９が、半透過情報記録層とされ、図２（ｂ）に示す層構造を有することになる。
【００２３】
この半透過情報記録層は、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、光透過保護層８側（レーザ入射側）から見て、第１誘電体部１１、記録材料部１２、第２誘電体部１３、金属部１４、第３誘電体部１５とされる。
即ちディスク製造時には、その半透過情報記録層の直下の中間層上に、順に、第３誘電体部１５、金属部１４、第２誘電体部１３、記録材料部１２、第１誘電体部１１としての各薄膜がスパッタリング装置を用いて積層されて形成される。
【００２４】
このような半透過情報記録層の第１誘電体部１１、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５は、それぞれ1種類の誘電体材料による一層構造によって構成されるだけでなく、複数の誘電体材料が積層された構造であっても良い。
例えば第１誘電体部１１、第３誘電体部１５は、相変化記録材料や支持基板側で接する中間層等の材料との相性があり、記録再生信号特性に影響を与えたり腐食等保存上の信頼性に影響を与えるため、それぞれ適した材料で複数の誘電体が積層された構造とされることがある。
【００２５】
図３に積層構造例を示す。
図３は、半透過情報記録層として例えば図１の第三情報記録層７を挙げて示しているが、例えば第１誘電体部１１は、誘電体ａ，ｂ，ｃが積層された層構造とされる。
第２誘電体部１３は、誘電体ｄによる一層構造とされる。
第３誘電体部１５は、誘電体ｅ，ｆが積層された層構造とされる。
これは一例であり、第１誘電体部１１、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５としては他の構造も考えられる。例えば第１誘電体部１１は、一層構造とされたり、２つの誘電体材料による積層構造とされる場合もある。第２誘電体部１３、第３誘電体部１５についても同様に他の構造が考えられる。
【００２６】
なお、半透過情報記録層についての反射率、透過率の定義を説明しておく。
図３において矢印でレーザ光成分を示しているが、反射率は図中のｒをもって反射率とする。即ちディスク記録再生装置から光ディスクに照射されるレーザ入射光を「１」としたとき、光透過保護層８の表面で反射する光成分ｒｓ、半透過情報記録層に入射する光成分ｔｉ、半透過情報記録層で反射する光成分ｒｉ、光成分ｒｉのうちで光透過保護層８の表面で反射する光成分ｒｉｓがあるが、つまり反射率ｒは、入射光＝１に対する半透過情報記録層で反射してディスク記録再生装置の対物レンズ側へ戻る光成分である。つまりディスクの外から見ての、入射光に対する半透過情報記録層からの反射光成分の比率である。
後述する図５（ｂ）（ｄ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）で用いる反射率は、この反射率ｒである。
但し、図５（ａ）（ｃ）、図６（ａ）、図７（ａ）、及び後述する具体例としての図９では反射率（ｒｉ／ｔｉ）を用いており、これは半透過情報記録層のみで見た入射光に対する反射光の比率である。
透過率ｔは図中の光成分ｔｉと、半透過情報記録層を透過する光成分ｔｏを用いて、ｔ＝ｔｏ／ｔｉ をもって透過率とする。
【００２７】
ここで半透過情報記録層の記録材料部１２、金属部１４の厚みについて述べておく。
記録材料部１２は、相変化材料による薄膜として形成される。
金属部１４は、Ａｇ合金等による反射膜として形成される。
半透過情報記録層の透過率は、この記録材料部１２及び金属部１４の厚みに強く依存するが、透過率を上げるためには、それぞれを薄くすることが１つの手法として考えられる。ところが先に述べたように、これらを薄くするほど耐腐食性が悪化し、保存性が悪化したり、信号書き換え性能（消去比）が低下したりする。
このため本例では、これら記録材料部１２及び金属部１４の厚みとして下限を設ける。
図４（ａ）にＡｇ合金厚に対する耐腐食性：信頼性試験における欠陥増加率の測定結果を示す。厚み７ｎｍを越えると欠陥が増加していることがわかる。
また図４（ｂ）には記録材料の厚みに対する信号書き換え特性：消去比の測定結果を示す。消去比の下限値２６dＢを破線で示したが、記録材料厚５．２ｎｍ以上でこれを上回ることがわかる。
これらよりＡｇ合金による金属部１４は７ｎｍ、記録材料部１２は５．２ｎｍが、利用可能な下限値であった。
なお、実際の大量生産工程での各種マージンを考慮したうえでの望ましい下限値として考えると、金属部１４は８ｎｍ、記録材料部１２は５．５ｎｍが下限として適切であるといえる。
【００２８】
［２．必要な光学特性及び実現手法］
本実施の形態で実現する光学特性及び実現手法について説明する。
上記図１，図２では３層ディスク、４層ディスクを例示したが、本発明の光情報記録媒体（光ディスク）としては２層以上の情報記録層を有するものを対象とする。
そして第二以上の情報記録層は、最も支持基板側である第一情報記録層まで記録再生レーザー光を到達させるために、透光性能を有する必要があるため、上記のように半透過情報記録層とされる。
【００２９】
すでに商品化されている２層ディスクにおいては第二情報記録層の光透過率は４５〜５５％の光透過率を有している。
ここで２層ディスクにおける各記録層の光学特性を図５（ａ）に示し、入射光の使われ方を図５（ｂ）に示す。
図５（ａ）は第一情報記録層と第二情報記録層についての光学特性として反射率（ｒｉ／ｔｉ）、透過率、吸収率を示している。また図５（ｂ）は、２層ディスクへの入射エネルギーを１００％としたときの第一情報記録層と第二情報記録層のエネルギー配分を、反射率（ｒ）、吸収率で示している。
【００３０】
図５（ｂ）にあるとおり、各情報記録層に吸収される光エネルギーには一割程度の差があり、記録パワーも同程度の差になるが、記録パワーのアンバランスとしては許容範囲である。
多層ディスクにおいては、各情報記録層での吸収エネルギーが、どの層でもほぼ同等になるように設計することで、各層の記録感度を合わせることが可能になる。
第一、第二情報記録層に加えて第三情報記録層を形成して３層ディスクを構成する場合には、ディスクの外からみた各記録層の反射率（ｒ）と記録感度を合わせるよう設計することになる。
この場合の各情報記録層の光学特性は図５（ｃ）のようになり、入射光のエネルギー配分は図５（ｄ）のようになる。
同様に４層ディスクにおいては各情報記録層の光学特性は図６（ａ）のようになり、入射光のエネルギー配分は図６（ｂ）のようになる。
【００３１】
各情報記録層は単独で記録感度や反射率の値を微調整することも可能であるので、図示した半透過情報記録層の光透過率は厳密なものではない。図５（ｃ）では第三情報記録層の透過率を７０％としているが、第三情報記録層を形成する場合には６５〜７５％の光透過率であれば確実にメディアとしての光学バランスや記録パワーのバランスを確保できる。例えば３層ディスクにおいて第三情報記録層の透過率が６５％の場合で、図５（ｄ）の反射率に合わせる場合、第一、第二情報記録層の反射率を若干高めて図７（ａ）の光学特性にすることで、３層ディスクとしてのエネルギーバランスを図７（ｂ）のように追い込むことが出来る。
この場合、各層の光吸収率に差が出るが、第二情報記録層の吸収率に対して他層の吸収率は一割程度ずれている。この一割の差分であれば記録層の熱設計を最適化することで記録感度を合わせることが出来る。
【００３２】
同様に、４層ディスクとして第四情報記録層を形成する場合には７３〜８３％の光透過率があれば光学バランスを確保できる。
このように情報記録層の層数が増えるほど最も光入射側の情報記録層はより高い光透過率を要求される。
【００３３】
書き換え型のディスクにおいて、第二以上の情報記録層のような半透過情報記録層については、上述のようにの相変化型記録材料、誘電体、金属といった材料をスパッタリング装置で積層して形成する。即ちその基本的な構成は光入射側から第１誘電体部１１、記録材料部１２、第２誘電体部１３、金属部１４、第３誘電体部１５とされる。
このような半透過情報記録層において本例では、第三情報記録層、第四情報記録層として求められる透過率を実現するために、第１誘電体部１１の屈折率を２．４以上とする。
なお、第１誘電体部１１が複数の誘電体材料の積層構造（例えば上記図３の誘電体ａ，ｂ，ｃの積層構造）とされる場合には、その積層構成のうちの少なくとも１つの誘電体材料の屈折率が２．４以上であればよい。
【００３４】
また、半透過情報記録層中で吸収を有する記録材料や金属膜の厚みを減らさずに出来るだけ透過率を高めるためには、第１誘電体部１１、第３誘電体部１５が３共に屈折率２．４以上あることが望ましい。
【００３５】
更に第１誘電体部１１、第３誘電体部１５に２．４以上の高屈折率材料を配置した場合に、最も透過率を高めるためには、第１誘電体部１１と第３誘電体部１５の屈折率の間に適切な関係があることが判明した。
即ち、第１誘電体部１１もしくは第３誘電体部１５の一方の屈折率が決定された場合に、最大の透過率を得るには、他方の誘電体の屈折率を図８の点線内の組み合わせになるように選ぶことが望ましい。
例えば第１誘電体部１１の屈折率が２．４であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から２．５の範囲とされるようにする。
また第１誘電体部１１の屈折率が２．５であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から２．７の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．６であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から２．９の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．７であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．４から３．０の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．８であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．５から３．０の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が２．９であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．６から３．０の範囲とされるようにする。
第１誘電体部１１の屈折率が３．０であるときは、第３誘電体部１５の屈折率は２．７から３．０の範囲とされるようにする。
【００３６】
後述するが、この図８の点線内の組み合わせは、第１誘電体部１１が２．４以上の或る屈折率とされた各場合において、半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされる場合である。
【００３７】
第１誘電体部１１や第３誘電体部１５に配置する２．４以上の屈折率を有する材料としては、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3などの材料が存在する。
即ち第１誘電体部１１や第３誘電体部１５は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有するようにする。なお、単一誘電体材料とはＳｉＯ2やＺｎＳなどの基本構造を有する誘電体による材料であり、複合誘電体材料とは、例えばＳｉＯ2やＺｎＳなどの基本構造を有する複数の誘電体が原子レベルで均一に混ざり合ったものである。
また高屈折率材料は複素屈折率のうち消衰係数を０にすることが比較的難しい。消衰係数が増加すると情報記録層の光透過率が減少するため、第三情報記録層、第四情報記録層で使用する場合には所望の透過率を満たすことがより困難になる。このため第三情報記録層に必要な透過率６５％〜７５％を得るためには消衰係数ｋは０．０４以下が必要であり、０．０１以下であることが望ましい。
【００３８】
相変化記録材料には組成式ＧｅaＳｂ2Ｔｅa+3、ＧｅaＢｉ2Ｔｅa+3（１≦ａ≦２０）や、これらでＧｅ，Ｔｅの量を微調整したもの、ＧｅaＳｂ2Ｔｅa+3とＧｅaＢｉ2Ｔｅa+3を混ぜ合わせたような組成のもの、更にこれらの材料の記録情報保存性能等を向上するために用途に応じて元素が添加されたものなどが半透過情報記録層の記録材料として使用されている。
金属部１４の薄膜は主に記録材料層で発生した熱を効率よく逃がす用途で設けられており、相変化型光情報記録媒体ではＡｇ合金が広く使用されている。Ａｇは青色波長帯において他の金属材料に比べて透光性や反射率が高い材料なので、半透過情報記録層でも金属部１４として利用されている。
【００３９】
［３．半透過情報記録層の例］
以下、半透過情報記録層としての具体例を説明する。
なお上述のように、Ａｇ合金による金属部１４は７ｎｍ、記録材料部１２は５．２ｎｍが、利用可能な下限値であるが、以下では金属部１４は８ｎｍ、記録材料部１２は５．５ｎｍとして厚みを固定した上で各種具体例を示す。
また反射率ｒは記録材料が結晶の時の値（Ｒｃ）が１．８％〜２．２％、非晶質の時の値（Ｒａ）との比率：Ｒｃ／Ｒａ＞４付近になるよう各材料層の厚みを合わせこんだ。
反射率ｒの設定範囲は他の範囲たとえば２．３％〜２．７％などに設定しても同様に扱うことが出来る。
【００４０】
各具体例では、半透過情報記録層は図３に示した構造を有する。即ち支持基板側から中間層上に誘電体ｆ、誘電体ｅ、Ａｇ合金、誘電体ｄ、相変化記録材料、誘電体ｃ、誘電体ｂ、誘電体ａの順に材料が積層されている。
Ａｇ合金は厚み８ｎｍで屈折率０．１４−ｉ２．２を用いた。
相変化記録材料は厚み５．５ｎｍ、結晶時の屈折率が１．８−ｉ３．６、非晶質時の屈折率が２．８−ｉ２．６の材料を用いた。
光透過保護層と記録層より支持基板側の中間層材料には屈折率が１．５５の材料を用いた。
なおＡｇ合金厚や記録材料厚を今回の設定より厚くすると、透過率が減少する。
【００４１】
図９にサンプルＳ１〜Ｓ１０として、各種誘電体材料の組み合わせと、その組み合わせに対する反射率、透過率の結果として、具体例を示す。この図９に示す反射率は上述した（ｒｉ／ｔｉ）である。
なおサンプルＳ１、Ｓ２は比較例としている。
本実施の形態に相当する実施例はサンプルＳ３〜Ｓ１０となる。
なお、図９の第１誘電体部１１として誘電体ａ，ｂ，ｃを示しているが、誘電体ｂのみのサンプルは、その第１誘電体部１１が一層構造で形成されているものである。また誘電体ａ，ｂ、誘電体ｂ，ｃ、又は誘電体ａ，ｂ，ｃが示されたサンプルは、その第１誘電体部１１が積層構造で形成されているものである。
また第３誘電体部１５として誘電体ｅ，ｆを示しているが、誘電体ｅのみのサンプルは、その第３誘電体部１５が一層構造で形成されているもので、誘電体ｅ，ｆが示されたサンプルは、その第３誘電体部１５が積層構造で形成されているものである。
【００４２】
各サンプルは次のとおりである。なお、全サンプルにおいて、第２誘電体部１３については、屈折率２．１のＳｉＮを用い、サンプルＳ１以外は、その厚みは３ｎｍとしている。
＜Ｓ１＞
比較例としてのサンプルＳ１は第１誘電体部１１、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５のそれぞれの誘電体材料としてＳｉＮを用いている。ＳｉＮの屈折率は２．１である。厚みは第１誘電体部１１は３５ｎｍ、第２誘電体部１３は１０ｎｍ、第３誘電体部１５は１５ｎｍである。
＜Ｓ２＞
比較例としてのサンプルＳ２は第１誘電体部１１、第２誘電体部１３の誘電体材料としてＳｉＮを用い、第３誘電体部１５の誘電体材料としてＮｂ2Ｏ5を用いている。ＳｉＮの屈折率は２．１、Ｎｂ2Ｏ5の屈折率は２．５５である。厚みは第１誘電体部１１は３５ｎｍ、第２誘電体部１３は３ｎｍ、第３誘電体部１５は１０ｎｍである。
【００４３】
＜Ｓ３＞
サンプルＳ３は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５のＮｂ2Ｏ5を用い、第２誘電体部１３、第３誘電体部１５の誘電体材料としてＳｉＮを用いている。厚みは第１誘電体部１１は２９ｎｍ、第３誘電体部１５は３７ｎｍである。
＜Ｓ４＞
サンプルＳ４は第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５の誘電体材料として屈折率２．５５のＮｂ2Ｏ5を用いている。厚みは第１誘電体部１１は３２ｎｍ、第３誘電体部１５は２５ｎｍである。
＜Ｓ５＞
サンプルＳ５は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５のＮｂ2Ｏ5を用い厚みは３０ｎｍとしている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．７７で厚み５ｎｍのＴｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み２１ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ６＞
サンプルＳ６は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5と、屈折率２．１で厚み５ｎｍのＳｉＮを用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ７＞
サンプルＳ７は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5と、屈折率２．１で厚み５ｎｍのＳｉＮを用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．７７で厚み５ｎｍのＴｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み２０ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ８＞
サンプルＳ８は第１誘電体部１１の誘電体ｂとして屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5と用い、誘電体ａ，ｃとして屈折率２．１で厚み５ｎｍのＳｉＮを用いている。
第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２２ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ９＞
サンプルＳ９は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率１．４８で厚み１０ｎｍのＳｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み３２ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
＜Ｓ１０＞
サンプルＳ１０は第１誘電体部１１の誘電体材料として屈折率１．４８で厚み１０ｎｍのＳｉＯ2と、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。第３誘電体部１５の誘電体材料としては、屈折率２．５５で厚み２５ｎｍのＮｂ2Ｏ5を用いている。
【００４４】
この図９において、第１誘電体部１１（誘電体ａ，ｂ，ｃ）、第３誘電体部１５（誘電体ｄ，ｆ）に２．４以上の高屈折率誘電体を含まないサンプルＳ１に対し、第１誘電体部１１に高屈折率誘電体であるＮｂ2Ｏ5を含むサンプルＳ３〜Ｓ１０は透過率が高められていることがわかる。
また、第３誘電体部１５に高屈折率誘電体を含み、第１誘電体部１１に高屈折率誘電体を含まないサンプルＳ２に対し、第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５に高屈折率誘電体（Ｎｂ2Ｏ5）を含むサンプルＳ４〜Ｓ１０も、透過率が高められている。
【００４５】
すなわち第１誘電体部１１に高屈折率誘電体を配置することで半透過情報記録層の透過率を向上させることが可能である。
更に第１誘電体部１１と第３誘電体部１５について、共に高屈折率材料であるＮｂ2Ｏ5（屈折率２．５５）等を含むサンプルＳ４〜Ｓ１０記録層は、透過率６５％を十分確保しており、３層ディスクの第三情報記録層７としての光学的な特性を満足することが出来る。
また、後述するように、より透過率を高め、４層ディスクの第四情報記録層９としての光学的な特性を満足することが出来る。
【００４６】
第１誘電体部１１にのみ高屈折率誘電体を有するサンプルＳ３については、透過率は６０％程度であり、３層ディスクの第三情報記録層７としては、やや透過率が不足するとも考えられるが、２層ディスクの第二情報記録層としては好適である。２層ディスクの第二情報記録層とする場合は、十分以上の透過率が得られることを利用し、逆に金属部１４や記録材料部１２の厚みを厚くすることも想定できる。なお、この点についてはサンプルＳ４〜Ｓ１０についても言えることである。
【００４７】
なお、以上のサンプルＳ３〜Ｓ１０は、一例にすぎず、本発明に該当する半透過情報記録層の材料、構造は各種多様に考えられることはいうまでもない。
【００４８】
ここで、例えばサンプルＳ６のように、第１誘電体部１１（誘電体ｂ）及び第３誘電体部１５（誘電体ｅ）に同一の材料を配置する場合を想定し、その屈折率をパラメータとして透過率を計算した結果を図１０に示す。
この図１０より、屈折率値が高まるほど透過率が向上することと、屈折率値が２．４以上であれば透過率６５％以上を達成できることがわかる。
【００４９】
また先に述べたように、第１誘電体部１１、第３誘電体部１５に２．４以上の高屈折率材料を配置した場合において、最も透過率を高めようとする場合には、第１誘電体部１１と第３誘電体部１５の屈折率の間に適切な関係がある。
第１誘電体部１１、第３誘電体部１５がいろいろな屈折率をとる場合の各屈折率に対する最大透過率の計算結果を図１１に示す。
図１１では、第３誘電体部１５の屈折率が２．３〜３．０としたそれぞれの場合について、各線Ｐ１〜Ｐ８により、第１誘電体部１１の屈折率が２．３〜３．０の範囲とされた場合の透過率を示したものである。
この図１１より、第１誘電体部１１を決定したときには、その屈折率に対して透過率を最大にする第３誘電体部１５の屈折率範囲が存在することがわかる。各線Ｐ１〜Ｐ８において●が、透過率が最大値となっているポイントを示している。
【００５０】
ここで、第１誘電体部１１の屈折率を決めた時に得られる最大透過率に対して、半透過情報記録層の透過率が１％低下する第３誘電体部１５の屈折率範囲を示したものが、上述した図８において、点線で囲われた領域である。
つまりこの点線内の領域に相当するような、第１誘電体部１１の屈折率と第３誘電体部１５の屈折率の組み合わせを用いることで良好な透過率特性を得ることができ、当該半透過情報記録層としての光透過率を６５％以上、例えば７０％程度にまで高めることもできる。
【００５１】
次に消衰係数について述べる。
第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５の誘電体材料が光に対し吸収を有する場合、透過率が減少してしまう。このため誘電体材料の消衰係数に対する光透過率の減少傾向を計算により調査した。
第１誘電体部１１、第３誘電体部１５が、屈折率２．４から３．０の範囲をとる場合に、その誘電体材料の消衰係数が発生した時の透過率の減少傾向を図１２に示す。各線Ｑ１〜Ｑ７は、屈折率２．４から３．０の各場合における、消衰計数と透過率の関係を示している。
図１２より、３．０相当の高屈折率誘電体を用いたとしても、その消衰係数が０．０４を超えると透過率６５％を得ることが出来ないことがわかる。よって第１誘電体部１１及び第３誘電体部１５の消衰係数は０．０４以下であることが必要である。特には０．０１以下であることが望ましい。
【００５２】
屈折率２．４以上の高屈折率透明誘電体については次のとおりである。
第１誘電体部１１、第３誘電体部１５で必要とされる高屈折率透明誘電体を調査し、例えばブルーレイディスクで用いられているレーザ光波長４０５ｎｍでの屈折率測定を行ったところ、図１４に示す材料を得た。即ち、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3などの材料が存在する。
但しスパッタリング条件で屈折率、消衰係数は変化するので、図１４の値を得た時の各材料の薄膜の状態が、その薄膜の状態として必ずしも最適ではない。
Ｂｉ2Ｏ3は消衰係数が高めであるが、透明誘電体材料との複合化により消衰係数を低下できる。たとえば Ｂｉ12ＳｉＯ20（Ｂｉ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝６：１）は光学結晶として知られており消衰係数は０．０１を十分下回る。
【００５３】
また、第１誘電体部１１が３層の誘電体による積層構造を有し、レーザ入射側から誘電体ａ、誘電体ｂ、誘電体ｃとなる時に、透過率６５％以上を得ることが可能な誘電体ｂ，ｃの屈折率の組み合わせ範囲を調査した。
なお誘電体ｃは、記録材料部に接する誘電体である。また誘電体ｂは、誘電体ｃのレーザ光入射側に配される誘電体である。
誘電体ｂと第３誘電体部１５（誘電体ｅ）は、上述の各事情を考慮すると同一材料であることが望ましい。よってここでは誘電体ｂと第３誘電体部１５には同じ屈折率を配置した。その結果、図１３の結果を得た。
図１３において誘電体ｂと誘電体ｃの屈折率の関係を示すが、斜線部が透過率６５％以上となる。
これより透過率６５％を得るために必要な誘電体ｂとｃの屈折率の関係は図９の直線上になり、透過率６５％以上をとる範囲はこの直線の上側の斜線部、すなわち、
（誘電体ｃの屈折率）≧−３．６×（誘電体ｂの屈折率）＋１１
を満たす領域であった。
従ってこのような条件を満たす誘電体材料が選定されることが適切となる。
なお、誘電体ａの屈折率は１．４〜３．０の範囲でどのような材料を配置しても、膜厚を最適化することで、誘電体ａを配置しない場合の最大透過率と同等の透過率を得ることができた。ただし誘電体ａに吸収がない場合である。
また、この例においては本発明請求項１１でいう誘電体Ｙに相当するのは誘電体ｃであり、誘電体Ｘに相当するのは誘電体ｂであることを付記しておく。
【００５４】
以上、実施の形態について説明してきたが、実施の形態で述べた半透過情報記録層は、第１誘電体部１１、又は第１誘電体部１１と第３誘電体部１５の両方において、屈折率が２．４以上である。
特には第１誘電体部１１と第３誘電体部１５に含まれる高屈折率誘電体の屈折率値組み合わせが図８の点線内の組み合わせをとるようにすることで、記録再生レーザ波長に対して光透過率６５％以上を達成することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態の３層ディスクの層構造の説明図である。
【図２】実施の形態の４層ディスクの層構造の説明図である。
【図３】実施の形態の半透過情報記録層の構造の説明図である。
【図４】実施の形態の金属部及び記録材料部の厚みの設定の説明図である。
【図５】二層ディスク及び三層ディスクの光学特性及びエネルギー配分の説明図である。
【図６】四層ディスクの光学特性及びエネルギー配分の説明図である。
【図７】三層ディスクの光学特性及びエネルギー配分の説明図である。
【図８】実施の形態の屈折率の組み合わせの説明図である。
【図９】実施の形態の半透過情報記録層の材料の各種実施例の説明図である。
【図１０】実施の形態の屈折率と最大透過率の関係の説明図である。
【図１１】実施の形態の屈折率の組み合わせ毎の最大透過率の関係の説明図である。
【図１２】実施の形態の消衰係数と透過率の関係の説明図である。
【図１３】実施の形態の透過率６５％を得る誘電体の関係の説明図である。
【図１４】実施の形態で採用できる誘電体材料の説明図である。
【図１５】二層ディスクと三層ディスクの説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ディスク、２ 支持基板、３ 第一情報記録層、４ 第一中間層、５ 第二情報記録層、６ 第二中間層、７ 第三情報記録層、８ 光透過保護層、９ 第四情報記録層、１０ 第三中間層、１１ 第１誘電体部、１２ 記録材料部、１３ 第２誘電体部、１４ 金属部、１５ 第３誘電体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、記録再生レーザ光の入射側の層となる光透過保護層の間に、波長が４００〜４１０ｎｍである記録再生レーザ光に対して透明な中間層によって離間された複数の情報記録層を有し、
上記複数の情報記録層の内で、最も上記支持基板側となる情報記録層以外の１又は複数の情報記録層は、上記レーザ光を透過する性質を有する半透過情報記録層とされ、
１又は複数の上記半透過情報記録層の全部又は一部は、レーザ光の入射側からみて順に、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの記録材料部と、第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの金属部と、第３誘電体部とを有する構造とされている光情報記録媒体。
【請求項２】
上記第３誘電体部は、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上である請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
上記半透過情報記録層の上記第３誘電体部は、上記第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされることで、当該半透過情報記録層の光透過率が６５％以上とされている請求項２に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
上記第１誘電体部及び上記第３誘電体部の消衰係数が０．０４以下である請求項３に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層及び第三情報記録層が形成され、
上記第三情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされている請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層、第三情報記録層及び第四情報記録層が形成され、
上記第三情報記録層及び第四情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされている請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料による一層構造で成る請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料を含む、複数の誘電体材料が積層された構造で成る請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項９】
上記第１誘電体部は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有する請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
上記第３誘電体部は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有する請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
上記第１誘電体部は、複数の透明誘電体材料が積層されて成る場合において、
上記記録材料部に接する誘電体をＹ、当該誘電体Ｙのレーザ光入射側に配される誘電体をＸとしたときに、
上記誘電体Ｙは、その屈折率が、
（誘電体Ｙの屈折率）≧−３．６×（誘電体Ｘの屈折率）＋１１
の範囲の値を有する透明誘電体材料である請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１】
支持基板と、記録再生レーザ光の入射側の層となる光透過保護層の間に、波長が４００〜４１０ｎｍである記録再生レーザ光に対して透明な中間層によって離間された複数の情報記録層を有し、
上記複数の情報記録層の内で、最も上記支持基板側となる情報記録層以外の１又は複数の情報記録層は、上記レーザ光を透過する性質を有する半透過情報記録層とされ、
１又は複数の上記半透過情報記録層の全部又は一部は、レーザ光の入射側からみて順に、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの記録材料部と、第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの金属部と、第３誘電体部とを有する構造とされている光情報記録媒体。
【請求項２】
上記第３誘電体部は、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上である請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
上記半透過情報記録層の上記第３誘電体部は、上記第１誘電体部が２．４以上の或る屈折率とされた場合において、当該半透過情報記録層の透過率がその最大透過率から透過率低下が１％以内の範囲となる屈折率範囲の屈折率とされることで、当該半透過情報記録層の光透過率が６５％以上とされている請求項２に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
上記第１誘電体部及び上記第３誘電体部の消衰係数が０．０４以下である請求項３に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層及び第三情報記録層が形成され、
上記第三情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされている請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
上記情報記録層として、最も上記支持基板側となる第一情報記録層と、上記半透過情報記録層とされる第二情報記録層、第三情報記録層及び第四情報記録層が形成され、
上記第三情報記録層及び第四情報記録層が、上記記録再生レーザ光の波長に対する屈折率が２．４以上の上記第１誘電体部と、少なくとも５．２ｎｍ以上の厚みの上記記録材料部と、上記第２誘電体部と、少なくとも７ｎｍ以上の厚みの上記金属部と、上記第３誘電体部とを有する構造とされている請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料による一層構造で成る請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
上記第１誘電体部は、屈折率が２．４以上の誘電体材料を含む、複数の誘電体材料が積層された構造で成る請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項９】
上記第１誘電体部は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有する請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
上記第３誘電体部は、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｎＳ、ＣｅＯ2、Ｂｉ2Ｏ3の少なくとも1つを、単一誘電体材料の形でもしくは複合誘電体材料の一部として有する請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
上記第１誘電体部は、複数の透明誘電体材料が積層されて成る場合において、
上記記録材料部に接する誘電体をＹ、当該誘電体Ｙのレーザ光入射側に配される誘電体をＸとしたときに、
上記誘電体Ｙは、その屈折率が、
（誘電体Ｙの屈折率）≧−３．６×（誘電体Ｘの屈折率）＋１１
の範囲の値を有する透明誘電体材料である請求項１に記載の光情報記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−３０１６２２（Ｐ２００９−３０１６２２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５３２００（Ｐ２００８−１５３２００）
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１１日（２００８．６．１１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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