KR100294058B1 - 광학적 정보기록매체 및 그 기록재생방법 - Google Patents

광학적 정보기록매체 및 그 기록재생방법 Download PDF

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Abstract

랜드 및 그루브기록에 있어서의 크로스 토크가 작고, 고밀도의 정보기록이 가능한 반사율 증가형의 광학적 기록매체를 제공한다.
그루브(3)와, 인접하는 그루브간의 랜드(4)를 가지는 기판(1)과, 기판(1) 상에 설치되고, 광 빔의 조사에 의해 반사율이 변화하는 기록층(2)을 구비한 기록매체에 있어서, 기록후의 반사율이 기록전의 반사율보다도 크게, 광 빔의 파장을 λ,기판(1)의 굴절율을 n으로 하고, 그루브(3)의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위로 되고, 또한, 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상(ø0)과의 차 Δø= ø1- ø0을 (-0.1+2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위로 되도록 설정한다.

Description

광학적 정보기록매체 및 그 기록재생방법{Optical information recording medium and its recording and reproducing methods}
본 발명은, 광 빔 등을 이용하여 고속으로 또한 고밀도로 정보를 기록재생할 수 있는 광학적 정보기록매체 및 그 기록재생방법에 관한 것이다.
기판상에 형성된 칼코겐재료 등으로 이루어진 박막에 레이저 광선을 조사하여 국소적인 가열을 행하고, 조사조건의 차이에 따라 광학정수(굴절율 n, 소쇠(消衰)계수 k)가 다른 비정질상과 결정상과의 사이에서 상변화시키는 것이 가능하며, 특정 파장의 광에 대한 반사광량 또는 투과광량의 차를 신호로서 검출하는 고속·고밀도 정보기록재생방법의 하나로서 응용개발이 행해져 왔다.
상변화기록에 있어서는, 단일의 레이저 빔만을 이용하여, 레이저출력을 기록레벨과 소거레벨의 2레벨간에서 정보신호에 따라서 변조하고, 정보트랙상에 조사함으로써, 기존의 신호를 소거하면서 새로운 신호를 기록하는 것이 가능하다(일본국 특개소56-145530호 공보). 이 방법을 이용하면, 광자기기록과 같이 자기회로부품을 필요로 하지 않으므로 헤드를 간소화할 수 있고, 또, 신호의 소거와 기록을 동시에 행할 수 있는 것으로부터 개서(改書)시간을 단축할 수 있으므로, 정보의 기록에 유리해진다.
상변화기록을 고밀도화하는 수단으로서는, 기록에 이용하는 광원의 단파장화, 대물렌즈의 고NA(개구수)화 등에 의해 보다 작은 기록마크를 형성하고, 기록마크의 기판상에 있어서의 둘레방향의 선밀도 및 직경방향의 트랙밀도를 향상시키는 것이 일반적이다. 또한, 기록마크의 길이에 정보를 가지게 하는 마크에지기록도 최근 주류의 기록방식으로 되고 있다.
또한, 고밀도화의 유효한 수단의 하나로서, 기판상에 설치된 레이저 광 안내용의 홈인 그루브와 그 안내홈간의 랜드의 일방을 정보트랙으로 하는 랜드&그루브기록이 제안되어 있다(일본국 특공소63-57859호 공보). 그러나, 랜드&그루브기록에 있어서는, 그루브 또는 랜드의 쌍방만에 기록하는 경우에 비하여, 기록마크의 트랙방향, 즉 디스크의 직경방향의 간격이 거의 절반으로 되므로, 재생시에 있어서의 레이저 광의 집광 스폿내에 재생하고 싶은 기록마크의 인접 트랙의 기록마크의 신호가 새어들어 오는 크로스 토크가 현저해져, 재생신호의 품질이 저하되어 버린다.
이 크로스 토크를 저감하기 위해서, 몇 개의 제안이 보고되어 있다. 이 중, 특별한 신호처리회로를 설치하는 일없이 크로스 토크를 저감하는 수단으로서, 랜드와 그루브의 폭을 거의 같게 하고, 그루브의 깊이를 λ/7n 이상 λ/5n 이하(λ:레이저 광의 파장, n:기판재료의 굴절율)의 범위에 설정하는 것이 제안되어 있다(일본국 특개평5-282705호 공보, 일본국 특개평6-338064호 공보).
또, 기록에 의한 상태변화에 따라서 반사율 및 반사광의 위상이 변화하지만, 크로스 토크를 저감하기 위해서는, 그 반사율비나 위상차를 특정하는 것도 유효하다는 것이 보고되어 있다. 예를 들면, 기록전후에 있어서의 높은 쪽의 반사율(R1)과 낮은 쪽의 반사율(R2)이 0 = R2/R1= 0.2를 만족하도록 하는 것(일본국 특개평7-287872호 공보), R2/R1= 0.15 또한 10% = R1= 40%를 만족하도록 하는 것(일본국 특개평8-329529호 공보), 위상차(Δø)가 (m-0.1)π = Δø(m+0.1π)[rad]를 만족하도록 하는 것(일본국 특개평8-329528호 공보) 등이 보고되어 있다.
상기 공보 등에 개시되어 있는 기록매체는, 모두, 기록에 의해 반사율이 감소하는 반사율 감소형의 것이다. 반사율의 변화를 이용하는 기록매체로서는, 반사율 감소형 외에 반사율 증가형이 있지만, 랜드&그루브기록에 있어서는, 일반적으로, 반사율 감소형이 크로스 토크를 저감하기 쉽고, 반사율 증가형은 그 점에서 불리하다. 이하에, 그 이유를 설명한다.
일본국 특개평7-287872호 공보에도 기재되어 있는 바와 같이, 반사율이 커지면, 인접하는 트랙간의 반사광의 간섭이 커진다. 이 경우, 낮은 쪽의 반사율을 0에 가까이하면, 그 부분에서는 간섭이 작아지고, 반사율이 높은 부분에서 간섭이 커도, 홈 깊이를 최적화함으로써, 그 반사율 변화가 인접하는 트랙에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다. 즉, 낮은 쪽의 반사율이 0에 가까울수록, 크로스 토크를 저감하는 점에서 유리해진다.
그러나, 기록전의 반사율, 즉 기록마크 이외의 베이스부분의 반사율은, 어느 정도 높은 것이 바람직하고, 통상, 10∼15% 이상 필요하다고 말해지고 있다. 이것은, (1)기록매체에 포커싱, 트랙킹이라는 서버제어를 거는 것 외에, 기록매체로부터의 충분한 반사량이 필요한 것, (2)기록매체는, 통상, 트랙 한바퀴를 몇 개의 부분으로 구획하는 섹터구조로 이루어지며, 기판상의 섹터 선두부에 그 어드레스번호를 나타내는 요철이 설치되지만, 그 신호를 검출하기 위해서는 충분한 반사광이 필요한 것에 의한 것이다.
이상의 것을 감안하면, 반사율 감소형의 경우에는, 기록전의 반사율을 충분히 크게 잡고, 기록후의 반사율을 0에 가까이하면, 반사율의 변화를 크게 할 수 있으므로 충분한 신호강도를 얻을 수 있고, 또, 크로스 토크를 저감할 수도 있다. 그러나, 반사율 증가형에 있어서는, 기록전의 반사율을 충분히 크게 잡으면, 반사율 변화를 크게 하기 위해서 기록후의 반사율을 더욱 크게 할 필요가 있어, 기록전후의 어떤 반사율도 0에 가까이할 수 없어, 크로스 토크를 저감하는 점에서 불리해진다.
상기 공보 등에 개시되어 있는 기록매체가 모두 반사율 감소형인 것은, 이상의 이유에 의한 것이라고 고려된다. 또, 일본국 특개평8-329529호 공보에는 반사율 증가형의 기록매체도 개시되어 있지만, 그것은 크로스 토크가 큰 비교예의 하나로서 든 것에 지나지 않고, 크로스 토크가 작은 반사율 증가형의 기록매체가 개시되어 있는 것은 아니다.
이상과 같이, 반사율 증가형의 기록매체는, 크로스 토크의 관점에서는 고밀도화의 면에서 불리하지만, 또 다른 면에서는, 실용적인 기록매체로서 유리한 특징을 가지고 있다. 이하에, 그 대표적인 예를 두 개 보인다.
상변화기록매체에 있어서는, 일반적으로, 비정질부와 결정부에서 광흡수율이 다르고, 결정부에서는 융해잠열을 필요로 하므로, 양자의 승온(昇溫) 프로파일에 차가 발생하고, 단일 빔에 의한 오버라이트시에, 신구의 기록 마크가 겹치는 상태에 따라 기록마크의 형상이 미묘하게 일그러져 버린다. 이 때문에, 재생신호의 시간축방향의 오차(지터)의 증대나 소거율의 저하가 일어나, 기록의 고선속·고밀도화, 특히 마크에지기록방식의 도입에 즈음하여 큰 과제로 된다.
이 과제를 해결하기 위해서는, 결정부와 비정질부의 광흡수감도를 같게 할 필요가 있다. 그리고, 그를 위해서는, 파장(λ)의 레이저 광선의 조사에 있어서의 결정부의 흡수율을 Acry, 비정질(아몰퍼스)부의 흡수율을 Aamo로 하고, 광흡수율차 ΔA=Acry-Aamo가 결정부의 융해잠열분을 캔슬하는 정도로 큰 것이 필요하다. 또, 충분한 C/N비를 얻기 위해서, 파장(λ)의 레이저 광선의 조사에 있어서의 결정부의 반사율을 Rcry, 비정질(아몰퍼스)부의 반사율을 Ramo로 하고, 반사율차 ΔR=Rcry- Ramo도 큰 것이 바람직하다(일본국 특개평5-298747호 공보, 일본국 특개평5-298748홀 공보).
그러나, 반사층의 반사율이 높던지, 기록층이 너무 두껍고, 입사광이 기판과 반대측에 거의 투과하지 않은 경우에는, 광흡수율차(ΔA)와 반사율차(ΔR)의 합이 거의 0으로 되어 버려, 상기의 조건을 만족시키지 않게 된다. 이 때문에, 알맞게 광을 투과하는 재료 및 구성이 필요해져, 기록층과, 그 상하의 제1 및 제2 유전체층으로 이루어지고, 반사층을 가지지 않는 3층구성(일본국 특개평3-113844호 공보, 일본국 특개평5-298748호 공보), 반사율이 낮은 재료를 이용한 반사층, 또는 막두께가 충분하게 작은 반사층을 가지는 4층구성(일본국 특개평4-102243호 공보, 일본국 특개평5-298747호 공보)이 제안되어 있다. 그러나, 광흡수율차(ΔA)와 반사율차(ΔR)를 함께 크게 하고자 하면, 상당한 입사광을 투과시킬 필요가 있어, 광학설계상의 자유도가 작아져 버린다.
그래서, ΔR>0이 아니고 ΔR<0, 즉 반사율 증가형의 영역에서 반사율차(ΔR)의 절대값을 크게 하는 것이 고려된다. 이 구성에 따르면, 충분한 C/N비가 얻어지고, 또한 광흡수율차 ΔA를 용이하게 크게 할 수 있어, 광학설계상의 자유도가 커진다. 실제로, 기록층의 기판측에 금속 등으로 이루어진 광흡수층을 설치함으로써, 반사율 증가형의 영역에서 반사율차ΔR의 절대값을 크게 하는 방법이 제안되어 있다(일본국 특개평7-78354호 공보, 일본국 특개평7-105574호 공보).
또, 개서형과 달리, 정보를 소거·수정하는 일은 할 수 없지만, 정보의 보관, 저비용의 기록매체 등으로서 유용한 추기형의 기록매체의 대다수는, 반사율 증가형의 기록매체이다. 즉, 성막한 채의 상태인 비정질의 기록층에, 레이저 광을 조사하여 결정화시킴으로써, 기록마크를 형성한다는 것이 추기형 기록매체의 주요한 기록방식의 하나이다. 통상, 기록층 이외의 층을 가지지 않는 경우에는, 비정질보다도 결정 쪽이 반사율이 높아지므로, 이것은 반사율 증가형의 기록매체로 된다. 이 기록매체는, 일회밖에 기록할 수 없지만, 단층 또한 초기화 불필요로서 저비용화를 도모할 수 있다. 또, 불가역적인 변화를 이용하고 있으므로, 정보의 보존에 뛰어나다.
이상 서술해 온 바와 같이, 반사율 증가형의 기록매체는, 기록 전후 동시에 반사율을 크게 할 필요가 있어, 크로스 토크의 저감이라는 점에서는 불리하지만, 결정의 흡수율을 비정질의 흡수율보다도 크게 하여 오버라이트시의 기록마크의 형상의 일그러짐을 작게 한 개서형의 기록매체, 또는 초기화가 불필요한 추기형의 기록매체 등에 응용할 수 있어, 그 실용화가 요망되고 있다.
본 발명은, 이러한 요망에 따라 이루어진 것으로, 랜드&그루브기록에 있어서의 크로스 토크가 작은 고밀도의 반사율 증가형의 광학적 정보기록매체 및 그 기록·재생방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도1은 본 발명의 광학적 정보기록매체를 도시하는 부분확대사시도,
도2는 본 발명에 관한 광학적 정보기록매체의 기록재생을 행하기 위한 장치를 도시하는 개략도,
도3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 각 디스크의 크로스 토크의 위상차 의존성을 도시하는 도면이다.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
1 … 투명기판 2 … 기록층
3 … 그루브 4 … 랜드
5 … 기록마크 6 … 반도체 레이저 다이오드
7 … 레이저 빔 8 … 콜리메이트 렌즈
9 … 빔 스플릿터 10 … 1/4파장판
11 … 대물렌즈 12 … 광 디스크
13 … 보이스코일 14 … 턴테이블
15 … 모터 16 … 검출기
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학적 정보기록매체는, 광 빔 안내용의 홈을 가지는 기판과, 상기 기판상에 설치되어, 상기 광 빔의 조사에 의해 반사율이 변화하는 기록층을 구비한 광학적 정보기록매체로서, 상기 광 빔의 파장을 λ, 기판의 굴절율을 n으로 한 때, 상기 광 빔 안내용의 홈의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있고, 기록후의 반사율이 기록전의 반사율보다도 크고, 또한, 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상(ø0)과의 차 Δø= ø1- ø0을 (-0.1+2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 광학적 정보기록매체에 의하면, 크로스 토크의 값이 27dB 이상으로 되어, 인접하는 트랙의 기록마크의 영향에 의한 재생신호의 품질의 저하가 충분히 억제된다. 따라서, 랜드&그루브기록에 있어서의 크로스 토크가 작은 고밀도인 반사율 증가형의 광학적 정보기록매체를 실현할 수 있다.
본 발명의 광학적 정보기록매체에 있어서는, 상기 광 빔 안내용의 홈의 깊이(D)가 λ/7n 이상 λ/5n 이하, 또는 3λ/10n 이상 5λ/14n 이하의 범위인 것이 바람직하다. 또, Δø= ø1- ø0이 (-0.05+2m)π 이상 (0.05+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이들의 바람직한 예에 따르면, 크로스 토크의 값을 30dB 이상으로 할 수 있다.
또, 상기 광학적 정보기록매체에 있어서는, 기록층이 비정질과 결정과의 사이에서 상태변화를 일으키는 상변화재료로 이루어진 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 따르면, 광 빔의 조사에 의해 기록층의 반사율을 변화시켜, 기록마크를 형성할 수 있다.
이 경우에는 또한, 기록층의 기록전의 상태가 결정, 기록후의 상태가 비정질이며, 반사율 변화가 가역과정인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 따르면, 개서형으로 또한 반사율 증가형의 광학적 정보기록매체를 실현할 수 있다.
또, 이 경우에는 또한, 기록층의 기록전의 상태가 비정질, 기록후의 상태가 결정이고, 반사율 변화가 불가역과정인 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 따르면, 초기화공정이 불필요한 추기형의 광학적 정보기록매체를 실현할 수 있다.
또, 이 경우에는 또한, 기록층을 형성하는 재료가, 금속원소, 반금속원소 및 반도체 원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 원소의 산화물로서, 상기 산화물의 산화 수가 화학량론에 의한 산화 수보다도 작은 부정비산화물인 것이 바람직하다.
또, 이 경우에는 또한, 상변화재료에, 반금속 원소인 Te가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 기록층을 형성하는 재료에 Pd가 첨가되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 따르면, 결정화를 촉진시키고, 수십μsec(디스크의 일회전) 이내에 결정화가 완료되도록 할 수 있으므로, 실용적인 기록매체를 얻을수 있다.
또, 상기 광학적 정보기록매체에 있어서는, 기록층의 막두께가 5nm 이상 70nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 광학적 정보기록매체의 기록재생방법은, 광 빔 안내용의 홈을 가지는 기판과, 상기 기판상에 설치되고, 상기 광 빔의 조사에 의해 반사율이 변화하는 기록층을 구비한 광학적 정보기록매체의 기록재생방법으로서, 기록후의 반사율이 기록전의 반사율보다도 크게, 상기 광 빔의 파장을 λ, 상기 기판의 굴절율을 n으로 한 때, 상기 광 빔 안내용의 홈의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있고, 또한, 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상(ø0)과의 차 Δø= ø1- ø0이 (-0.1+2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)를 만족하는 광 빔을 이용하여 기록재생을 행하는 것을 특징으로 한다.
이 광학적 정보기록매체의 기록재생방법에 따르면, 크로스 토크의 값이 27dB 이상으로 되어, 인접하는 트랙의 기록 마크의 영향에 의한 재생신호의 품질의 저하가 충분하게 억제된다. 따라서, 이들의 방법을 이용하면, 랜드&그루브기록에 있어서의 크로스 토크가 작은 고밀도인 반사율 증가형의 광학적 정보기록매체를 양호하게 기록재생할 수 있다.
본 발명의 광학적 정보기록매체의 기록재생방법에 있어서는, 상기 광 빔 안내용의 홈의 깊이(D)가 λ/7n 이상 λ/5n 이하, 또는 3λ/10n 이상 5λ/14n 이하의 범위에 있는 것 바람직하다. 또, Δø= ø1- ø0이 (-0.05+2m)π 이상 (0.05+2m)π이하(단, m은 정수)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이들 바람직한 예에 따르면, 크로스 토크의 값을 30dB 이상으로 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명에 관한 광학적 정보기록매체를 도시하는 부분절개사시도이다. 도1에 도시하는 바와 같이, 투명기판(1)은, 깊이(D)의 그루브(3)와, 인접하는 그루브(3,3)간의 랜드(4)를 구비하고 있다. 투명기판(1)의 위에는, 기록층(2)이 적층되어 있다. 이 경우, 기록마크(5)는, 그루브(3) 및 랜드(4)의 쌍방에 형성된다(랜드&그루브기록).
투명기판(1)의 재료로서는, 폴리카보네이트수지, 폴리메틸메타크릴레이트수지, 폴리올레핀수지, 글래스 등이 이용된다. 또, 투명기판(1)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.3mm∼1.5mm 정도가 바람직하다.
기록층(2)은, 예를 들면, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등의 통상의 기상 박막 퇴적법에 의해 형성된다.
기록층(2)의 재료로서는, 결정과 비정질과의 사이에서 상태변화를 일으키는 상변화재료를 이용하는 것이 바람직하다. 기록층(2)의 재료로서 상변화재료를 이용하면, 광 빔의 조사에 의해 기록층(2)의 반사율을 변화시켜, 기록마크(5)를 형성할 수 있다. 또, 이 경우에는, 기록층(2)의 기록전의 상태가 결정, 기록후의 상태가 비정질이며, 반사율변화가 가역과정인 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 개서형으로, 또한 반사율 증가형의 광학적 정보기록매체를 실현할 수 있다. 또, 이 경우에는, 기록층의 기록전의 상태가 비정질, 기록후의 상태가 결정으로, 반사율 변화가 불가역과정인 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 초기화공정이 불필요한 추기형의 광학적 정보기록매체를 실현할 수 있다,. 또, 이 경우에는, 기록층(2)을 형성하는 재료가, 금속원소, 반금속원소 및 반도체원소로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 원소의 산화물로서, 상기 산화물의 산화 수가 화학량론에 의한 산화 수보다도 작은 것이 바람직하다(이와 같은 산화물을, 이하「저산화물」이라 한다). 이 경우, In, Mo 등의 금속원소, Te, Sb 등의 반금속원소, Ge, Si 등의 반도체원소를 이용하는 것이 바람직하다.
특히 한정하는 것은 아니지만, 기록층재료로서는, 후술하는 구체적인 예와 다른, 예를 들면 Te나 Se를 베이스로 하는 칼코게나이드, 구체적으로는 Ge-Sb-Te, Ge-Te, Pd-Ge-Sb-Te, In-Sb-Te, Sb-Te, Ag-In-Sb-Te, Ge-Sb-Bi-Te, Ge-Sb-Se-Te, Ge-Sn- Te, Ge-Sn-Te-Au, Ge-Sb-Te-Cr, In-Se, In-Se-Co를 주성분으로 하는 합금계, 또는 이들에 산소, 질소, 탄소 등을 첨가한 합금계를 이용할 수 있다.
예를 들면, Te는 금속류로서 융점이 알맞게 낮고, 열전도율도 낮으므로, 레이저가열에 의해 작은 기록마크를 형성하는데 알맞으며, 기록마크의 형성에 따르는 적색 파장영역에서의 광학정수의 변화도 크지만, Te단체로는 내산화성이 나쁘다. 이 경우에는, TeO2매트릭스 중에 Te를 분산시킨 형태의 저산화물 TeOx(0<x<2)로 함으로써, 내산화성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 저산화물 TeOx(0<x<2)는, 기록마크가 충분히 커지는(즉, 결정화가 완전하게 진행하는)데에, 오래 걸릴 경우 수 분(分)의 시간을 요하여, 실용적인 기록매체로서는 적절하지 않다. 그러나 Pd 등의 제3원소를 첨가함으로써, 결정화를 촉진하고, 수 십μsec(디스크의 일회전) 이내에서 결정화가 완료하도록 하여, 실용적인 기록매체로 할 수 있다.
기록층(2)의 막두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 5nm 이상 70nm 이하인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 광학적 정보기록매체는, 자외선 경화성 수지로 오버코트하여 단판 디스크로 할 수도 있고, 또, 자외선 경화성 수지 또는 핫멜트타입의 접착제로 단판 디스크를 서로 붙여 양면 디스크로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 광학적 정보기록매체에 있어서는, 반사율, 흡수율 및 반사광의 위상을 조정하고, 기록박막의 열적 손상에 의한 노이즈의 증가를 억제하는 등을 위해서, 예를 들면, ZnS-SiO2혼합재료 등의 유전체 보호층을, 기록층(2)의 투명기판(1) 측 및 투명기판(1)과 반대측의 어느 한쪽, 또는 양쪽에 필요에 따라 설치할 수도 있다.
또, 본 발명의 광학적 정보기록매체에 있어서는, 반사율, 흡수율 및 반사광의 위상을 조정하고, 기록박막의 열부하를 경감하는 등을 위해서, 예를 들면, Au, Al 등의 금속, 반금속, 반도체, 또는 이들을 베이스로 한 합금재료로 이루어진 반사층 혹은 흡수층을, 기록층(2)의 투명기판(1) 측 및 투명기판(1)과 반대측의 어느 한쪽, 또는 양쪽에 필요에 따라서 설치할 수도 있다.
도2는 본 발명에 관한 광학적 정보기록매체의 기록재생을 행하기 위한 장치를 도시하는 개략도이다. 도2에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 다이오드(6)로부터 발사된 레이저 빔(7)은, 콜리메이트 렌즈(8)에서 집광되어 평행광선으로 된다. 상기 평행광선은, 빔 스플릿터(9), 1/4파장판(10), 대물렌즈(11)를 통하여 광 디스크(12)상에 집광된다. 이 경우, 상기 평행광선의 포커싱은, 보이스코일(13)로 대물렌즈(11)를 상하방향으로 움직임으로써 행해진다. 광 디스크(12)는, 턴테이블(14)에 고정되어 있고, 턴테이블(14)은 모터(15)에 의해 회전한다. 그리고, 턴테이블(14)을 회전시키면서 광 디스크(12)상에 레이저 빔(7)을 조사함으로써, 광 디스크(12)로의 정보신호의 기록재생이 행해진다.
정보신호의 기록을 행할 때에는, 레이저 빔(7)의 강도를, 광을 변조하면서 조사한 경우에 있어서도 조사부를 상변화시키는데 충분한 파워레벨(P1)과, 광을 변조시키지 않고 조사해도 조사부를 상변화시키지 않는 파워레벨(P2및 P3(단, P1>P2>= P3))과의 사이에서 변조한다.
기록마크는, 기록하고자 하는 기록마크의 길이에 따른 펄스폭, 파워레벨(P1)의 펄스를 이용하여 기록되지만, 이 펄스는 단일한 직사각형 펄스라도 좋고, 파워레벨 P1과 파워레벨 P2및 P3과의 사이에서 변조된 복수의 펄수로 이루어진 기록 펄스열이라도 좋다. 기록마크를 형성하지 않는 스페이스부분은, 파워레벨 P2에서 일정하게 보존된다.
이 정보신호를 재생하는 경우에는, 상기 재생파워 P3의 연속광을 기록시와 같도록 광 디스크(12)에 조사하고, 그 반사광을 검출기(16)에 입사시켜, 그 반사광량의 변화를 재생신호로서 검출한다.1
(제1 실시형태)
투명기판(1)으로서, 폴리카보네이트수지(파장 λ=680nm에서 굴절율 n=1.6)로 이루어지고, 두께가 0.6mm, 그루브(3) 및 랜드(4)의 폭이 함께 0.74㎛의 것을 이용하였다. 그루브(3)의 두께(D)는 약 72nm이며, 거의 λ/6n에 상당한다. 이 투명기판(1)의 위에, 흡수층 Au, 하측 유전체층 ZnS-SiO2(분자수비 ZnS:SiO2=80:20), 기록층 Ge-Sb-Te(원자수비 Ge:Sb:Te=22:25:53), 상측 유전체층 ZnS-SiO2(분자수비 ZnS:SiO2=80:20), 반사층 Al-Cr(원자수비 Al:Cr=97:3)을, 스퍼터링법을 이용하여 순차적으로 적층하였다. 그리고, 자외선 경화성수지로 오버코트한 후, 레이저 광으로 어닐링함으로써, 전면을 초기 결정화한 단판의 디스크 No.1∼10을 제작하였다. 이들의 디스크는, 모두 반사율 증가형의 기록매체이며, 크로스 토크의 기록전후의 위상차에 대한 의존성을 조사하기 위해서, 그 막두께 구성을 변화시키고 있다.
하기 (표1)에, 각 디스크의 각 층의 막두께, 기록전(결정)의 반사율 R0, 기록후(비정질)의 반사율(R1), 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상(ø0)과의 차(Δø=ø1-ø0)의 값을 나타낸다. 반사율 및 위상은, 파장 λ=680nm에서의 광학계산에 의해 구해진 것이다. 광학계산을 할 때에 이용한 복소굴절율은, 흡수층이 0.3-i4.0, 유전체층이 2.1-i0.0, 기록층이 4.6-i3.5(결정), 4.3-i1.7(비정질), 반사층이, 1.9-i6.2,이다.
이들의 디스크에 대하여, 파장 λ=680nm, 개구수 NA=0.6의 광학계를 이용하여, 선속도 6m/sec(반경 위치 약 32mm, 회전수 1800rpm)의 조건에서 마크에지기록을 행한 후, 크로스 토크를 측정하였다. 우선, 두 개가 인접하는 그루브(3, 3)에 9.7MHz의 신호를 기록하고, 어느 쪽이던지 한쪽의 트랙을 재생하여, 9.7MHz의 신호진폭(A0)을 스펙트럼 애너라이저(analyzer)를 이용하여 측정하였다. 다음에, 그 두 개가 인접하는 그루브(3, 3)간의 랜드(4)에 2.6MHz의 신호를 기록하고, 그 트랙을 재생하여, 9.7MHz의 신호진폭(A1)을 스펙트럼 애너라이저를 이용하여 측정하였다. 여기에서는, 측정한 신호진폭의 차(A1-A0)의 절대값을, 그루브(3)로부터 랜드(4)로의 크로스 토크로 한다. 이것과 같은 것을 랜드(4)와 그루브(3)를 역으로 하여 행하고, 마찬가지로 하여, 랜드(4)로부터 그루브(3)로의 크로스 토크를 측정하였다.
하기(표1)에, 각 디스크의 크로스 토크의 값(그루브(3)로부터 랜드(4)로의 크로스 토크 및 랜드(4)로부터 그루브(3)로의 크로스 토크 중 나쁜 쪽)을 나타낸다. 일반적으로, 크로스 토크의 값이 30dB 이상이면, 인접하는 트랙의 기록마크의 영향에 의한 재생신호의 품질의 저하는 충분하게 작다고 되어 있다.
또한, 신호를 기록할 때의 기록파워(P1)는, 9.7MHz의 신호를 기록한 경우에,그 C/N비가 45dB를 넘는 파워의 하한값의 1.5배로 하고, 소거파워(P2)는, 소거비, 즉 9.7MHz의 신호를 기록한 위에 2.6MHz의 신호를 오버라이트한 때의 9.7MHz의 신호의 감쇠비가 25dB를 넘는 파워범위의 중앙값으로 하고, 재생파워(P3)는 1mW로 하였다.
(표1)
No. Au 각 층의 막두께(nm 반사율(%) 크로스 토크(dB)
ZnS- Ge-SbSiO2-Te ZnS-SiO2 Al-Cr 기록 전 기록 후 위상차 (π)
1 - 60 15 90 150 19 35 -0.14 26
2 - 60 15 100 150 25 42 -0.10 33
3 - 60 15 110 150 34 51 -0.06 42
4 - 80 15 110 150 28 45 -0.08 37
5 - 60 12 110 150 32 51 -0.05 46
6 - 70 12 100 150 19 38 -0.10 36
7 - 80 12 90 150 10 27 -0.17 29
8 10 100 12 50 150 11 32 -0.05 44
9 10 110 12 80 150 10 29 +0.10 41
10 10 120 12 30 150 10 26 +0.16 28
상기 (표1)에 도시하는 바와 같이, 위상차가 -0.1π 이상 + 0.1π 이하의 디스크에 있어서는 크로스 토크가 30dB 이상, 그 이외의 디스크에 있어서는 크로스 토크가 30dB 이하이며, 위상차의 절대값이 작을수록 크로스 토크도 억제되는 것을 알 수 있다.
다음에, No.5와 No.9의 구성의 디스크를 그루브(3)의 깊이(D)만을 바꾼 11종류의 기판을 이용하여 제작하고, 상기와 마찬가지로 하여 크로스 토크를 측정하였다. 도3에, 그 결과를 도시한다.
도3에 도시하는 바와 같이, No.5의 구성의 디스크(위상차 -0.05π)에 있어서는, 그루브(3)의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있을 때에 크로스 토크의 값이 30dB 이상으로 되고, No.9의 구성의 디스크(위상차 +0.10π)에 있어서는, 그루브(3)의 깊이(D)가 λ/7n 이상 λ/5n 이하 및 3λ/10n 이상 5λ/14n 이하의 범위에 있을 때에 크로스 토크의 값이 30dB 이상으로 되어 있다. 또, 모든 디스크에 관하여, 크로스 토크의 값이 27dB 이상으로 되었다.
이상을 종합하면, 그루브(3)의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있고, 위상차가 (-0.1+2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있을 때에, 크로스 토크의 값이 27dB 이상으로 된다. 특히, 그루브(3)의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있고, 위상차가 (-0.05+2m)π 이상 (0.05+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있을 때에, 크로스 토크의 값이 30dB 이상으로 되고, 인접하는 트랙의 기록마크의 영향에 의한 재생신호의 품질 저하가 충분하게 억제되는 것을 알 수 있다. 또, 그루브(3)의 깊이(D)가 λ/7n 이상 λ/5n 이하 또는 3λ/10n 이상 5λ/14n 이하의 범위에 있고, 위상차가 (-0.1+2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있을 때에, 크로스 토크의 값이 30dB 이상으로 되고, 인접하는 트랙의 기록마크의 영향에 의한 재생신호의 품질 저하가 충분하게 억제되는 것을 알 수 있다.
(제2 실시형태)
투평기판(1)으로서, 폴리카보네이트수지(파장 λ=680nm에서 굴절율 n=1.6)로 이루어지고, 두께가 0.6mm, 그루브(3) 및 랜드(4)의 폭이 함께 0.74㎛의 것을 이용하였다. 그루브(3)의 깊이(D)는 약 72nm로, 거의 λ/6n에 상당한다. 이 투명기판(1)의 위에, Te, O, Pd로 이루어진 기록층(2)을 스퍼터링법을 이용하여 성막하였다. 이 기록층(2)의 성막은, 스퍼터가스 Ar 및 O2의 분위기 중에서, Te-Pd의 혼합재료 타겟(원자수비 Te:Pd=90:10)을 이용하여 행하였다. 이 경우, 기록층은 20nm 이상 70nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 자외선 경화성수지로 오버코트한 단판의 디스크 No.1∼6을 제작하였다. 이들의 디스크는, 스퍼터조건을 바꾸지 않고 스퍼터시간만을 바꾸어 성막했으므로, 모두 같은 조성으로, 막두께만이 다르다. 이 조성을 오제전자분광법(AES)을 이용하여 정량적으로 원소분석한 결과, 원자수비 Te:O:Pd=42:46:12였다.
하기 (표2)에, 각 디스크의 각 층의 막두께, 기록전(결정)의 반사율(R0), 기록후(비정질)의 반사율(R1), 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상(ø0)과의 차(Δø=ø1-ø0)의 값을 나타낸다. 반사율 및 위상은, 파장 λ=680nm에서의 광학계산에 의해 구해진 것이다. 광학계산을 할 때에 이용한 기록층의 복소굴절율은, 3.3-i1.1(결정), 2.6-i0.6(비정질)이다.
이들의 디스크에 대하여, 파장 λ=680nm, 개구수 NA=0.6의 광학계를 이용하고, 선속도 6m/sec(반경위치 약 32mm, 회전수 1800rpm)의 조건에서 마크에지기록을 행한 후, 크로스 토크를 측정하였다. 우선, 두 개가 인접하는 그루브(3, 3)에 9.7MHz의 신호를 기록하고, 어느 쪽이던지 한쪽의 트랙을 재생하여, 9.7MHz의 신호 진폭(A0)을 스펙트럼 애너라이저를 이용하여 측정하였다. 다음에, 그 두 개의 인접하는 그루브(3, 3)간의 랜드(4)에 2.6MHz의 신호를 기록하고, 그 트랙을 재생하여,9.7MHz의 신호 진폭(A1)을 스펙트럼 애너라이저를 이용하여 측정하였다. 여기서는, 측정한 진폭의 차(A1-A0)의 절대값을 그루브(3)로부터 랜드(4)로의 크로스 토크로 한다. 이것과 같은 것을 랜드(4)와 그루브(3)를 역으로 하여 행하고, 마찬가지로 하여, 랜드(4)로부터 그루브(3)로의 크로스 토크를 측정하였다. 하기 (표2)에, 각 디스크의 크로스 토크의 값(그루브(3)로부터 랜드(4)로의 크로스 토크 및 랜드(4)로부터 그루브(3)로의 크로스 토크 중 나쁜 쪽)을 나타낸다.
또한, 신호를 기록할 때의 기록파워(P1)는, 9.7MHz의 신호를 기록한 경우에, 그 C/N비가 45dB를 넘는 파워의 하한값의 1.5배로 하고, 중간파워(P2)는 3mW, 재생파워(P3)는 1mW로 하였다.
(표2)
No. Te-O-Pd의 막두께(nm) 반사율(%) 위상차 크로스 토크(dB)
기록전 기록후 (π)
1 20 8 18 -0.06 38
2 30 12 26 -0.05 37
3 40 15 32 -0.04 40
4 50 18 34 -0.03 40
5 60 20 34 -0.01 43
6 70 18 30 +0.01 43
상기 (표2)에 도시하는 바와 같이, 모든 디스크에 있어서도, 위상차가 -0.1π 이상 +0.1π 이하의 범위에 있으며, 크로스 토크가 30dB 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 인접하는 트랙의 기록마크의 영향에 의한 재생신호의 품질의 저하가 충분하게 억제되는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 랜드&그루브기록에 있어서의 크로스 토크가 작은 고밀도인 반사율 증가형의 광학적 정보기록매체 및 기록재생방법을 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 광 빔 안내용의 홈을 가지는 기판과, 상기 기판상에 설치되어, 상기 광 빔의 조사에 의해 반사율이 변화하는 기록층을 구비한 광학적 정보기록매체로서, 상기 광 빔의 파장을 λ, 기판(1)의 굴절율을 n으로 한 때, 상기 광 빔 안내용의 홈의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있고, 기록후의 반사율이 기록전의 반사율보다도 크고, 또한, 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상 (ø0)과의 차(Δø= ø1- ø0)가 (-0.1+2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  2. 제1항에 있어서,
    Δø= ø1- ø0이 (-0.05 + 2m)π 이상 (0.05+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광학적 기록정보매체.
  3. 제1항에 있어서,
    홈의 깊이(D)가 λ/7n 이상 λ/5n 이하, 또는 3λ/10n 이상 5λ/14n 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체
  4. 제1항에 있어서,
    기록층이 비정질과 결정과의 사이에서 상태변화를 일으키는 상변화재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  5. 제4항에 있어서,
    기록층의 기록전의 상태가 결정, 기록후의 상태가 비정질로, 상변화에 따르는 반사율 변화가 가역과정인 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  6. 제4항에 있어서,
    기록층의 기록전의 상태가 비정질, 기록후의 상태가 결정으로, 상변화에 따르는 반사율 변화가 불가역과정인 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록배체.
  7. 제4항에 있어서,
    기록층을 형성하는 재료가, 금속원소, 반금속원소 및 반도체원소로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 원소인 산화물로서, 상기 산화물의 산화 수가 화학량론에 의해 결정되는 산화 수보다도 작은 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  8. 제4항에 있어서,
    상변화재료가 Te를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  9. 제8항에 있어서,
    기록층을 형성하는 재료에 Pd가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서,
    기록층의 막두께가 5nm 이상 70nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체.
  11. 광 빔 안내용의 홈을 가지는 기판과, 상기 기판상에 설치되고, 상기 광 빔의 조사에 의해 반사율이 변화하는 기록층을 구비한 광학적 정보기록매체의 기록재생방법으로서, 기록후의 반사율이 기록전의 반사율보다도 크고, 상기 광 빔의 파장을 λ, 기판의 굴절율을 n으로 한 때, 상기 광 빔 안내용의 홈의 깊이(D)가 λ/8n 이상 3λ/8n 이하의 범위에 있고, 또한, 기록후의 반사광의 위상(ø1)과 기록전의 반사광의 위상(ø0)과의 차(Δø= ø1- ø0)가 (-0.1 + 2m)π 이상 (0.1+2m)π 이하(단, m은 정수)를 만족하는 광 빔을 이용하여 기록재생을 행하는 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체의 기록재생방법.
  12. 제11항에 있어서,
    Δø= ø1- ø0이 (-0.05 + 2m)π 이상 (0.05+2m)π 이하(단, m은 정수)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광학적 기록정보매체의 기록재생방법.
  13. 제11항에 있어서,
    홈의 깊이(D)가 λ/7n 이상 λ/5n 이하, 또는 3λ/10n 이상 5λ/14n 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 광학적 정보기록매체의 기록재생방법.
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