CN1134012A - 光盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光盘，当激光束照射时，把信息信号记录在光盘上或从光盘上重现出来。光盘有形成在光盘基底主表面上的多个顶面、多个底面、多个分隔部分。分隔部分把顶面和底面相互分开。顶面和底面构成记录轨道。每个底面和每个顶面有第一宽度，分隔部分有第二宽度。记录轨道有轨道间距P，由第一宽度和第二宽度之和决定。轨道间距与第二宽度和用φ表示的读出光的光点直径有关，且表示成P＜φ/2和0.1μm＜第二宽度≤φ/2.5。
Description
本发明涉及一种光盘及所用的光盘基底，当激光束照射时，把信息信号记录在光盘上或从光盘上再现出来。
在已知的能被用户记录/再现信息信号的光盘中，相变型光盘，是用一层相变型材料作记录层；磁光盘，是用一薄层稀土过渡金属合金作记录层。
特别地，光盘是这样构成的：绝缘层、反射层、保护层和记录层形成在透明基底上，以控制光学性能和保证耐久性。
在这种光盘上，由于产生大量凹坑的激光照射，记录层的小尺寸区域的光学性能发生变化，并且信息信号以这些凹坑图案被记录，记录是这样实现的：在透明基底的主表面上沿着同心圆形成大量不同直径的导向凹槽。也就是说，为了在光盘的正确位置上的记录/再现，沿着导向凹槽的指引，实现激光点的跟踪伺服。
参见图1，表示透明基底的横截面，导向凹槽50以预定间距形成在透明基底51的主表面上，导向凹槽50内的低平面被称为凹槽或底面52，同时，两个相邻导向凹槽50之间的凸起平面被称为平面或顶面53。通常信息信号记录在底面52或顶面53上，前一种记录系统被称为凹槽记录系统，后一种记录系统被称为平面记录系统。
底面52和顶面53之间的斜面54的斜角为40—60°，宽度e约为0.1μm。斜面是绝热表面并防止凹坑扩展。
也就是说，透明基底51有一个底面52，代表凹槽50的低平面部分；有一个顶面53，代表凸起的平面；还有一个位于底面52和顶面53之间的斜面54。对于凹槽记录系统，底面52的宽度a表示记录轨道宽度，位于两相邻底面52之间的斜面54、顶面53和斜面54的总宽度(e＋b＋e)表示绝热区域的宽度c，如图1所示。另一方面，对于顶面记录系统，顶面53的宽度b表示记录轨道宽度，位于两相邻顶面53之间的斜面54、底面52和斜面54的总宽度(e＋a＋e)表示绝热区域的宽度，如图1所示。
与其它记录媒种一样，对于光盘来说，要求对信息信号有一更高的记录密度。光盘的记录密度可以分成沿轨道长度和垂直于轨道方向两种。通过减小激光束点的直径以缩短凹槽长度来提高沿轨道长度的记录密度。另一方面，通过减小轨道间距来增加垂直于轨道方向的记录密度。
然而，对于上述的凹槽记录系统或顶面记录系统，如果轨道间距窄到小于通常所用间距，例如0.7μm或更小，在相邻记录轨道上形成的凹槽易出现干扰，以至当串音超过—26dB的规定值时，播放信号中可能会产生串音。
图2A、2B表示一种凹槽记录系统光盘，在光盘上形成记录凹坑，记录凹坑是非晶凹坑。
图2A是透明基底的横截面图，图2B是光盘的俯视平面图，再现光聚焦在凹槽52，底面52的宽度a和顶面53的宽度b均为0.25μm，斜面54的宽度e是0.1μm，轨道间距是0.7μm。再现激光的波长是680nm，物镜的数字孔径NA是0.6，从而，光点的直径是1.38μm。再现光点的光强度的Gaussian分布叠加在光盘的平面图上。
按照凹槽记录系统，如果以0.7μm的窄轨道间距记录凹坑，凹坑M形成在底面52上，底面52与另一再现底面52相邻，部分凹坑M侵入读出光点SP，产生干扰。另外，由于垂直于轨道方向的空间频率接近分辨极限，大大降低了轨道误差信号幅度，使完成稳定的跟踪伺服变得困难，导致串音。
对于顶面记录系统，如果轨道间距P窄到小于0.7μm，由于同样的原因，增加了串音。
最近，槽顶面和底面记录的平面—凹槽记录系统建议用作抵制相邻轨道干扰的记录系统。
图3A和3B表示一种光盘，按照平面—凹槽记录系统，凹坑形成在光盘上。
图3A是是透明基底的横截面图，图3B是光盘的俯视平面图，再现光束聚焦在顶面53。底面52的宽度a和顶面53的宽度b均为0.6μm，斜面54的宽度e是0.1μm，轨道间距P是0.7μm，由于底面52和顶面53都用作记录轨道，所以位于底面和顶面之间的斜面54起隔热区域的作用。和图2B一样，图3B显示了再现光点的光强度的Gaussian分布，重叠在光盘的平面图上。
对于平面—凹槽记录系统，控制底面52和顶面53之间的高度差d和基底内再现光的波长λ，满足关系式d＝λ/6，同时，控制记录凹坑M的反射率，例如是0％。
对于平面—凹槽记录系统，由于相邻记录轨道是底面52和顶面53，底面52和顶面53有不同的高度平面，产生轨道误差信号有更大振幅，可实现稳定的跟踪伺服。另一方面，正是由于控制记录凹坑M的反射率与底面52和顶面53之间的高度差d，顶面53的再现不易受记录在相邻底面52上的凹坑M的干扰。其结果如图3B所示，相邻凹坑M侵入读出光点SP不会产生特殊问题。这样，轨道密度是常规记录系统的约2倍。
然而，如果轨道间距降低到0.55μm，平面—凹槽记录系统同样会出现串音问题。
在图4A和4B中，底面52的宽度a和顶面53的宽度b均是0.45μm，斜面54是隔热区域，其宽度e是0.1μm，轨道间距P是0.55μm。如果轨道间距是0.55μm，记录在相邻底面52上的凹坑M侵入读出光点SP内的高光强度区域，读出光的光点SP会聚在顶面53。如果相邻凹坑M更大程度侵入读出光点SP内，即使对于平面—凹槽系统，光点同样受凹坑M影响，导致串音的增加。另一方面，由于精确控制底面52的深度，因此，凹槽切割的功率调节公差范围、无效轨道、失真或比特宽度范围很小，这些因素的潜在可能误差可能极大地增加串音。
本发明目的是提供一种光盘，该光盘的轨道间距减小，同时，串音也抑制到更小值。
根据本发明提供一种光盘，该光盘有形成在基底主表面上的多个顶面、多个底面和多个用于相互分隔顶面和底面的分隔部分。记录轨道由顶面和底面构成，每个顶面和底面有第一宽度，每个分隔部分有第二宽度。记录轨道有一个轨道间距P，轨道间距P由第一宽度和第二宽度之和决定，同时，P＜/2且0.1μm＜第二宽度≤/2.5，这里代表读出光的光点直径。
第二宽度最好为：0.15μm＜第二宽度±/2.5。
最好磁光材料层或相变材料层在上述基底上作为记录层。
深度不超过凹槽的深度的副凹槽的最好形成在上述分隔部分。
高度超过顶面高度的凸起部分的最好形成在所说分隔部分。
凸起部分和底面间的水平差最好是n*/2，n是自然数，是基底内读出光的波长。
还有，凸起部分和顶面间的水平差最好是n*/2，n是自然数，是基底内读出光的波长。
换句话说，本发明提供一种光盘，该光盘有光盘基底，由顶面和底面构成记录轨道。记录轨道的轨道间距P，和记录轨道间的距离，也就是隔热区域宽度C，满足条件P＜/2和0.1μm＜C≤/2.5，是读出光的光点直径。用这种光盘基底的光盘不易受形成在相邻记录轨道的凹坑干扰，即使轨道间距降低到较小值，例如0.55μm。这样，可以实现信号再现而几乎无串音。
如果构成记录轨道的顶面和底面的宽度降低到较低值，例如0.55μm，防止了凹坑面积的增大，形成了精确的凹坑。这些精确的凹坑不仅能作为良好的信号，而且在保证高擦去率时，能可靠地擦去信号。
总之，对于本发明的光盘基底，控制好轨道间距P和记录轨道之间的距离C，即使轨道间距降低到约0.55μm的较小值，用该光盘基底的光盘，串音能被抑制到较小值，确保信号良好再现以及在垂直轨道方向上记录密度有极大提高。
图1表示常规光盘基底的横截面图。
图2A和2B表示凹槽记录系统信息记录方式，信息记录在光盘基底的底面，读出光束聚集在光盘基底的底面。图2A是光盘基底的横截面图，图2B是光盘俯视平面图。
图3A和3B是平面—凹槽记录系统信息记录方式，信息记录在光盘基底的顶面，读出光聚集在光盘基底的顶面。图3A是光盘基底的横截面图，图3B是光盘的俯视平面图。
图4A和4B表示的是平面—凹槽记录系统的光盘基底，信号记录在光盘基底上，同时，减小了轨道间距。图4A是光盘基底的横截面图，图4B是光盘的俯视平面图。
图5是体现本发明的光盘基底的横截面图。
图6A和6B表示读出光聚集在图5的光盘基底的底面的方式。图6A是光盘基底的横截面图，图6B是光盘的俯视平面图。
图7A和7B表示根据本发明对光盘基底的改进，图7A是光盘基底的横截面图，图7B是光盘的俯视平面图。
图8A和8B表示根据本发明对光盘基底的进一步改进，图8A是光盘基底的横截面图，图8B是光盘的俯视平面图。
图9是具有本发明的光盘基底的光盘的横截面图。
参见附图，将详细说明本发明的最佳实施例。
第一个最佳实施例的光盘基底给出一种光盘，记录层由一层具有相变特性和磁光特性的材料形成，通过记录层用户可完成记录和再现。如图5所示，本发明光盘基底以光学透明盘的形式存在，有多个底面2和多个顶面3，底面和顶面是把信息信号记录在盘的主表面上的记录轨道。
这些不同直径的事实上的同心圆底面2在盘面形成，作为导向凹槽，同时形成对应于两底面之间所确定的凸起(hillocks)的平面的顶面。作为底面2和顶面3的边界的侧面起作隔热区域作用，防止凹坑面积扩展。也就是说，透明基底1有对应于凹槽平面的底面2，有对应于高度差为d的平面的顶面3，还有位于底面2和顶面3之间的隔热区域4。信息信号正是记录在顶面2和底面3上。
对于本实施例的光盘基底，轨道宽度P，就是底面2的宽度和隔热区域4的宽度之和，即(A＋C)，或是顶面宽度3和隔热区域4的宽度之和，即(B＋C)，满足关系式P＜/2，是读出光点直径且等于1.22×(激光波长λ。/物镜的数值孔径NA)。另外，为了把串音抑制到更低，即便轨道间距降到最小，隔热区域4的宽度c应设定为较大值，以满足关系式0.1μm≤/2.5。
图6A和6B表示读出光照射在光盘上的工作方式，光盘有底面2、顶面3和隔热区域4，且满足上述关系式。具体地，图6A表示光盘基底的横截面图；同时，图6B表示光盘的俯视平面图，用以表示光聚集在盘顶面3的状态。底面2的宽度A和顶面3的宽度B均是0.25μm，隔热区域4的宽度C是0.3μm，轨道间距P是0.55μm，读出激光波长是680nm，物镜的数字孔径NA是0.6，因此，光点直径是1.38μm。记录光点的光强度的Gaussian分布，重叠在光盘的平面图6B上。
对本发明光盘而言，由于记录轨道是由相邻的底面2和顶面2形成，产生的轨差误差信号有较大的幅度，能实现稳定的跟踪伺服。
对于本发明光盘，由于隔热区域4的宽度C更大，因此，构成记录轨道的底面2和顶面3的各自宽度A、B相应减小了。由于相邻于顶面3的隔热区域4有更宽的宽度C，即使聚集在顶面3上的读出光点SP重叠到相邻底面2上，它也只是读出光点SP周围的小部分光强的狭窄区域重叠在相邻底面2上。其结果是，即使轨道间距减小到约0.55μm的较小值，相邻凹槽2上的凹坑M也不易产生干扰，抑制了串音。
另外，如果构成记录轨道的底面2和顶面3的宽度狭窄，产生凹坑M时，可防止凹坑M面积扩展，因此，可产生精确的凹坑M。精确的凹坑M不仅作为良好的信号，而且可重复可靠地擦除并有高的擦除率。
隔热区域4的宽度C愈宽，抑制串音愈有效。然而，如果宽度C变得过分宽，构成记录轨道的顶面3的宽度A和底面4的宽度B就会变得过分窄，以致不能达到足够的S/N(C/N)比率。另一方面，用目前掌握的切割工艺技术很难实现顶面3或底面2约0.1μm的狭窄宽度。因而，隔热区域4的宽度C的上极限是/2.5。
尽管上述磁光盘的底面2和顶面3之间的隔热区域4是由斜面形成，但隔热区域4的形状不受限制。例如，如图7A和7B所示，可以形成具有更宽宽度的凸起(hillocks)和精密尺寸的副凹槽5，副凹槽5用于确定在凸起(hillocks)临界部分附近的隔热区域4的宽度。付凹槽5的深度d3满足关系式0＜d3＜d。这种情况下，位于两个付凹槽5，5之间的平面代表平面(顶面)3，从付凹槽5到斜面4的下端的平面代表隔热区域4，凹槽的底平面代表底面2。如图7A所示，对形成在凸起(hillock)上的付凹槽形状没有特别限制，它的横截面可以是U形的或V形的及梯形的。如图8A所示，也可以形成一个凸起部分6，凸起部分6位于底面2和顶面3之间，其水平高度高于顶面。这样，隔热区域4由包括凸起部分6的平面和凸起部分6两边的斜面区域构成。如果形成凸起部分6，凸起部分6和顶面3之间的高度差d1或凸起部分6和底面2之间的高度差d2最好为n*λ2，这里n是不小于1的整数。这将更有效抑制串音。
可用制造基底的常规方法制造上述光盘基底。也就是说，可通过注塑如聚烯烃树脂的透明分子材料模压成预定形状的光盘基底，或用玻璃2P(光聚作用)法在玻璃基底上形成凹槽。虽然，常用保护膜曝光法(切割)，但也可用蚀刻法。如图7A形成在光盘基底上的付凹槽5或如图8形成在光盘基底上的凸起部分6，都能由半切割结合2-射束切割形成。
随后，记录层形成在预定设定的有凹凸的光盘基底上，从而得到一个光盘。
构成记录层的材料可以是相变材料或具有磁光性能的材料。
在相变层材料中，有单独的硫族或硫族化物。例如单独的Te或Se，或硫族化物材料，例如，Ge-Sb-Te，Ge-Te，In-Sb-Te(-Ag)，In-Se-(-Tl-Co)，In-Sb-Se，BiTe3，BiSe，Sb2Se3，Ab2Te3。
具有磁光性能的膜种类最好是稀土过渡金属非晶合金膜，例如TeFeCo。
如图9所示，光盘有位于记录层11两面上的第一绝缘层12和第二绝缘层13，有位于第二绝缘层13上面的反射层14和保护层15。
对于五层光盘而言，第一绝缘层12、第二绝缘层13和反射层14控制光盘的光学性能，例如反射率，同时，第二绝缘层13和反射层14控制热性能，保护层15提高耐久性。
五层光盘材料的条件包括在半导体激光波长范围内的非吸收性。这些材料可以是如Al和Si的金属和类金属的氮化物、氧化物和硫化物，例如，ALN，Si3N4，SiO2，Al2O3，ZnS或MgF2。
反射层14的材料有金属元素、类金属元素、半导体、化合物或混合物，这些材料的热导率范围为：0.0004J/(cm·k·s)至2.2J(cm·k·s)。
保护层15由UV固化树脂及构成上述绝缘层的材料形成。
对于保护层15，除UV固化树脂外，还可用上述绝缘层所用材料。
另外，为了进一步改进光学性能，在第一绝缘层12和记录层11之间，可以有一层半透明金属层。半透明金属层是这样一种材料层：可以是Au、Cu、Ag或Pt。其半导体激光波长复合折射率(n-ik)中，折射率n不大于1，消光系数不小于2.5且不大于5。
接着，实际制造光盘基底，检查控制隔热区域宽度的效果。
实施例1
由聚碳酸酯材料注模构造光盘基底。
构造好的光盘基底类型如图6A和6B所示。斜面形成底面2和顶3之间的边界，斜面是隔热区域4。底面2的宽度A和顶面3的宽度均为0.25μm，隔热区域4的宽度C是0.3μm，轨道间距P是0.55μm，底面2和顶面3之间的高度差是78mm。
在上述已构成有预定凹凸结构的光盘基底表面上，由ZnS-SiO2混合物构成的第一ZnS-SiO2绝缘层，膜厚度110nm；Ge2Sb2Fe5相变材料层，膜厚度25nm；第二ZnS-SiO2绝缘层，膜厚度18nm；AL反射层，膜厚100nm，都是由喷镀形成。
UV固化树脂旋涂在Al反射层上，形成膜厚度6μm的保护层，完成了光盘制作。
实施例2
实施例2构造的光盘基底类型如图7A和7B所示，凸起(hillock)的宽度更大，U型横截面付凹槽5在凸起(hillock)的临界边缘附近形成。从付凹槽5到斜面的区域隔热区域4。底面2的宽度A和顶面3的宽度B均为0.25μm，隔热区域4的宽度C是0.3μm，轨道间距P是0.55μm，底面2和顶3之间的水平高度差d是78nm，付凹槽5的深度是20nm。
在已构成有预定凹凸结构的光盘表面上，形成第一ZnS-SiO2绝缘层、Ge2Sb2Te5相变材料层、第二ZnS-SiO2绝缘层、AL反射层、保护层，完成光盘制作。
实施例3
实施例3构造的光盘基底类型如图7A和7B所示，凸起(hillock)的宽度差大，U型横截面付凹槽5在凸起(hillock)的临界边缘附近形成。从付凹槽5和斜面的区域是隔热区域4。底面2的宽度A和顶面3的宽度均为0.25μm，隔热区域4的宽度C是0.3μm，轨道间距P是0.55μm，底面2和顶面3之间的水平高度差d是78nm，付凹槽5的深度d3是20nm。
在已构成有预定凹凸结构的光盘表面上，形成第一ZnS-SiO2绝缘层、Ge2Sb2Te5相变材料层、第二ZnS-SiO2绝缘层、AL反射层、保护层，完成光盘制作。
实施例4
本实施例中构成的光盘基底类型如图8A和8B所示，凸起部分6形成在顶面3和底面2之间，凸起部分6的平面和两斜面表示隔热区域4。底面2和宽度A和顶面3的宽度B均为0.25μm，隔热区域4的宽度C是0.3μm，凸起部分6的宽度是0.1μm，斜面的宽度是0.1μm，轨道间距P是0.55μm，凸起部分6和上平面3的高度差d1是233nm，凸起部分和底面3的高度差d2是311nm。233nm的高度差符合λ/2，311nm的高度差符合λ/2＋λ/6，这里λ代表基底内读出光的波长。
在已构成有预定凹凸结构的光盘表面上，形成第一ZnS-SiO2绝缘层、Ge2Sb2Te5相变材料层、第二ZnS-SiO2绝缘层、AL反射层、保护层，完成光盘制作。
比较例1
构成的光盘基底类型如图3A和3B所示，斜面，也就是隔热区域54，形成底面52和顶面53之间的边界。底面52的宽度a和顶面53的宽度b均为0.6μm，隔热区域4的宽度是0.1μm，轨道间距P是0.7μm，底面52和顶面53之间的高度水平差d是78nm。
和例1一样，在已构成有预定凹凸结构的光盘表面上，形成第一ZnS-SiO2绝缘层、Ge2Sb2Te5相变材料层、第二ZnS-SiO2绝缘层、AL反射层、保护层，完成光盘制作。
比较例2
构成的光盘基底类型如图4A和4B所示，斜面，也就是隔热区域54，形成底面52和顶面53之间的边界。底面52的宽度a和顶面53的宽度b均为0.45μm，隔热区域4的宽度是0.1μm，轨道间距P是0.55μm，底面52和顶面53之间的高度水平差d是78nm。
在已构成有预定凹凸结构的光盘表面上，形成第一ZnS-SiO2绝缘层、Ge2Sb2Te5相变材料层、第二ZnS-SiO2绝缘层、AL反射层、保护层，完成光盘制作。
在已构成的光盘顶面和底面上，在标记长度0.9μm的记录凹坑，用线速度5m/sec和频率2.8MHz的激光，测量到记录信号串音。
对于680nm的激光波长λ0，0.6的物镜数值孔径NA，读出光点直径是1.38μm。
用记录功率为13mW，偏压功率为5mW，读出功率为1mW实现记录/再现。
按跟踪顶面或底面时的信号幅度与跟踪相邻顶面或底面的信号幅度之比，计算出串音，结果如表1所示。
表1
| 串音 | |
| 实施例1 | ＜-30 dB |
| 实施例2 | ＜-30 db |
| 实施例3 | ＜-30 dB |
| 实施例4 | ＜-30 dB |
| 比较例1 | ＜-30 dB |
| 比较例2 | ＜-26 dB |
从表1可以看出，对于实施例1-4的光盘，即使对于0.55μm的更小轨道间距，隔热区域的宽度设定为0.3μm的更宽值，串音能设定为＜-30dB的更低值。
相反地，对于0.1μm更小值的隔热区域，如果轨道间距是0.7μm，串线能被抑制到＜-30dB的更低值。然而，如果轨道间距降低到0.55μm的更小值(对于比较例2)，串音超过-26dB。
所以，很明显，设定隔热区域宽度到更宽值范围，使其满足关系式0.1μm＜C≤/2.5，在降低轨道间距及抑制串音方面是有效的。
通过比较，用如图7A和7B所示光盘基底的相同方法制造光盘，光盘的隔热区域宽度不超过0.15μm，测量串音。可以看出，如果轨道间距设定为0.55μm，与实施例1-4的光盘相比，串音更大。
Claims (9)
1.一种光盘，有形成在基底主表面上的多个顶面、多个底面、多个分隔部分，所述分隔部分使所述顶面和该底面相互分开，其特征在于：
记录轨道由每个顶面和每个底面构成；
每个底面和每个顶面有第一宽度；
每个分隔部分有第二宽度；
所述记录轨道具有轨道间距P，轨道间距P由所述第一宽度和所述第二宽度之和确定，满足，P＜/2和0.1μm＜第二宽度≤/2.5，代表读出光光点直径。
2.根据权利要求1的光盘，其特征在于：第二宽度满足：0.15μm＜第二宽度±/2.5。
3.根据权利要求1的光盘，其特征在于：具有磁光性能的材料层或相变材料层，作为所述基底上的记录层。
4.根据权利要求1的光盘，其特征在于：付凹槽形成在所述分隔部分，付凹槽深度不超过凹槽深度。
5.根据权利要求3的光盘，其特征在于：具有磁光性能的材料层或相变材料层作为所述基底上的记录层。
6.根据权利要求1的光盘，其特征在于：在所述分隔部分形成了凸起部分，凸起部分的高度高于顶面的高度。
7.根据权利要求5的光盘，其特征在于：具有磁光性能的材料层或相变材料层作为所说基底上的记录层。
8.根据权利要求5的光盘，其特征在于：凸起部分和底面之间的水平差是n*/2，n代表自然数，是基底内读出光波长。
9.根据权利要求5的光盘，其特征在于：凸起部分和顶面之间的水平差是n*/2，n代表自然数，是基底内读出光波长。
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