KR100657246B1 - 광디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청색 레이저빔이 적용되는 광디스크에 관한 것이다. 본 발명의 광디스크는, 피트 상부폭을 트랙피치로 나눈 값을 W라 할 때, 피트의 측벽과 기판의 상면이 이루는 각도 θ가 -74.15 ×W + 94.79 ≤θ(°) ≤-86.18 ×W + 111.39 의 범위내에 있는 피트 형상을 가지며, 그에 따라 종래 광디스크에 뒤지지 않는 양호한 기록재생능력을 가지면서도 매우 높은 기록밀도를 가질 수 있게 되어 15GB 이상의 기록용량을 가질 수 있다.

Description

광디스크{Optical disk}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광디스크의 개략적 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 광디스크에서 반사층과 보호층을 분리하고 기판을 위에서 본 도면,

도 3은 도 2에 도시된 피트의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 개략적 단면도,

도 4는 도 1에 도시된 광디스크에서의 피트측벽각에 대한 지터값을 나타낸 그래프,

도 5는 도 1에 도시된 광디스크의 애시머트리 특성을 나타낸 그래프,

도 6은 도 1에 도시된 광디스크의 지터 특성을 나타낸 그래프,

도 7은 도 1에 도시된 광디스크에서의 피트깊이에 대한 광학특성을 나타낸 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2...기판

20...피트

21...측벽

본 발명은 광디스크에 관한 것으로서, 특히 높은 기록밀도를 가질 수 있도록 피트의 형상이 개선된 광디스크에 관한 것이다.

정보저장매체로서 사용되는 광디스크에는 소정피치의 트랙들을 따라 배치된 다수의 피트에 의해 소정의 정보가 기록되어 있으며, 그 광디스크에 저장된 정보는 레이저빔을 사용하는 기록재생장치에 의해 재생될 수 있다. 현재 상품화되어 있는 광디스크 중 비교적 높은 기록밀도를 가지는 광디스크인 DVD(digital versatile disk)는 파장이 약 650nm인 적색 레이저빔을 사용하는 기록재생장치에 의해 재생되기에 적합한 규격 및 피트 형상을 가지고 있다.

한편, 상기 DVD는 기록용량이 4.7GB 정도인데, 최근에는 이 보다 더 큰 기록용량을 가지는 정보저장매체가 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 최근에는, 소위 HD-DVD(high density digital versatile disk) 등과 같이 15GB 이상의 큰 기록용량을 갖는 광디스크의 실현을 위한 연구가 진행되고 있다. 그와 같이 큰 기록용량을 갖기 위해서는 트랙피치를 줄여서 기록밀도를 높여야 하며, 그러기 위하여는 일반 DVD에 적용되는 650nm 파장의 적색 레이저빔보다 짧은 파장의 레이저빔 예를 들어 파장이 400nm 정도인 청색 레이저빔을 적용할 필요가 있다. 상술한 바와 같이 단파장인 청색 레이저빔을 적용하게 되면, 광디스크에 집속되는 광스폿의 직경이 적색 레이저빔에서의 광스폿의 직경보다 작아지게 되며 따라서 일반 DVD에 비하여 트랙피치를 줄일 수 있고 그 결과 큰 기록용량을 갖는 광디스크의 실현이 가능하다.

그러나, 청색 레이저빔을 적용하더라도, 광디스크의 피트 형상을 종래의 DVD에 채용되고 있는 피트의 형상에 맞추게 되면, 종래의 DVD에서와 같은 광학적 특성을 유지할 수 있는 범위 내에서, 트랙피치가 계산상 0.46㎛ 이하로 좁아지기는 곤란하며 그 결과 기록용량은 12GB 정도를 넘지 못하게 된다.

한편, 기록밀도를 높일 수 있도록 피트의 형상을 개선한 발명이 미국에서 특허(미국 특허번호 5,777,981호)된 바 있는데, 청색 레이저빔이 적용될 광디스크의 피트 형상을 상기 미국특허된 발명에서 제안된 피트의 형상에 맞추더라도 15GB의 기록용량을 가지는 광디스크는 실현하기 곤란함이 확인되었다. 즉, 레이저빔의 파장(λ)을 400nm, 대물렌즈의 개구수(NA)를 0.6, 기판의 두께(d_s)를 0.6mm로 가정하고, 그 수치들을 상기 미국특허된 발명에서의 피트 형상을 한정하는 수식에 대입하더라도, 트랙피치는 0.42㎛ 이하로 좁아지기 곤란하며, 기판의 두께를 0.1mm로 줄인다고 하더라도 트랙피치가 0.38㎛이하로는 좁아지지 않으므로, 15GB 이상의 기록용량을 갖는 광디스크를 실현하기는 곤란하다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 안출된 것으로서, 피트의 형상을 개선하여 청색 레이저빔을 적용하는 경우에 양호한 재생신호를 얻을 수 있으면서도 높은 기록용량을 가질 수 있도록 된 광디스크를 제공함에 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광디스크는, 기판 상에 소정피치의 트랙들을 따라 배치된 다수의 피트에 의해 정보가 기록되며, 그 정보는 청색 레이저빔을 채용한 기록재생장치에 의해 재생될 광디스크에 있어서, 상기 피트의 측벽과 기판의 상면이 이루는 각도 θ가 아래의 조건식을 만족하도록 구성된 점에 특징이 있다.

<조건식> -74.15 ×W + 94.79 ≤θ(°) ≤-86.18 ×W + 111.39 (단, W는 피트 상부폭을 트랙피치로 나눈 값으로서 0.135∼0.757의 범위 내에 있고, θ는 90°이하의 범위 내에 있음.)

이러한 본 발명에 따른 광디스크에 있어서, 상기 W는 0.135∼0.54의 범위 내에 있고, 상기 θ는 60°∼90°범위 내에 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 광디스크를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광디스크의 개략적 단면도이다. 도 1에 도시된 광디스크의 전체적인 구조는 이미 알려진 종래의 광디스크와 큰 차이는 없다. 즉, 본 실시예의 광디스크(1)는 투명한 기판(2) 상에 차례로 적층된 반사층(3) 및 보호층(4)을 구비하며, 기판(2) 상의 상면에는 피트(20)들이 적정깊이로 형성되어 있다. 상기 피트(20)들은 도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 소정 트랙피치(Tp)의 트랙(T)들을 따라 다수 배치되어 있다. 각 피트(20)는 광디스크의 제조공정상, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 상부측의 폭(Wu; 이하 "피트 상부폭"이라 함)이 하부측 즉 바닥측의 폭(W_L)보다 약간 넓게 되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 광디스크의 피트(20)는 아래의 식 1을 만족하는 형상을 가진다.

-74.15 ×W + 94.79 ≤θ(°) ≤-86.18 ×W + 111.39 ... (식 1)

상기 식 1에서, θ는 상기 피트(20)의 측벽(21)과 기판(1)의 상면이 이루는 각도(이하 "피트 측벽각"이라 함)로서 90°이하의 범위에 있으며, W는 피트 상부폭(Wu)을 트랙피치(Tp)로 나눈 값으로서 0.135∼0.757의 범위 내에 있다.

상기 식 1을 만족하는 피트 형상을 가지는 광디스크는, 종래의 광디스크와는 달리, 트랙피치(Tp)를 0.37㎛ 이하로 좁힐 수 있으며 그와 같이 트랙피치를 좁혀서 15GB 이상의 기록용량을 갖도록 하더라도 안정된 재생신호를 얻을 수 있다. 그 점에 대해서 도 4 내지 도 7을 상기 도 1 내지 도 3과 함께 참조하면서 설명하기로 한다.

도 4는, 상기 식 1을 만족시킴과 동시에 트랙피치(Tp)를 0.37㎛로 좁게 하는 등 아래의 표 1과 같은 조건에 맞추어 제작된 재생전용형 광디스크에서, 피트 상부폭(Wu)의 변화에 따른 지터(jitter)의 변화를 나타낸 그래프이다.

레이저빔의 파장(λ)	400nm
림강도(RIM intensity)	0.95/0.61(tan/rad)
대물렌즈 개구수(NA)	0.60
대물렌즈 초점거리	3.05mm
트랙피치(Tp)	0.37㎛
표준 트랙피치(Tp×NA/λ)	0.555
최소 피트길이	0.25㎛
피트 깊이	65nm
광디스크에서의 메쉬(mesh) 크기	19.1nm(Fol/Lmax)
피트 패턴	EFM+ 변조에 의한 75pit×3줄
크로스토크(cross-talk)	적용안함

도 4를 참조하면, 각 피트 상부폭(Wu)에 대해서 최소 지터를 나타내는 피트 측벽각(θ)이 존재함을 알 수 있는데, 몇가지 대표적인 피트 형상에 따른 최소지터값들을 아래의 표 2에 나타내었다. 표 2에서 표준피트폭(normalized pit width; W)은 피트 상부폭(Wu)을 트랙피치(Tp)로 나눈 값이다.

피트형상		최소지터(%)
표준피트폭(W)	피트 측벽각(θ)
0.243	90°	6.3
0.324	75°	7.9
0.486	65°	8.2
0.595	52°	9.5
0.676	50°	11.2

도 5는 피트 측벽각(θ)과 표준피트폭(W)의 변화에 따른 애시머트리 (asymmetry) 분포를 나타낸 그래프로서, 그 그래프에 상기 표 2에 기재된 최소의 지터값을 나타내는 점들을 "X"표시하고 그 점에서의 지터값을 기재하였다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 최소 지터를 나타내는 점들은 모두 상기 식 1을 만족하는 영역(직선 A1과 직선 A2 사이의 영역) 내에 위치하며 또한, 상기 식 1을 만족하는 영역의 대부분은 애시머트리가 0∼5%인 영역 내에 존재한다. 이러한 점으로부터, 상기 식 1을 만족시키는 형상의 피트를 가지는 본 발명에 따른 광디스크(1)는 0.37㎛의 좁은 트랙피치(Tp)를 가지면서도 지터 및 애시머트리가 작은 우수한 광학적 특성을 나타냄을 알 수 있다.

도 6은 피트 측벽각(θ)과 표준피트폭(W)의 변화에 따른 지터 분포를 나타낸 그래프로서, 그 그래프에 상기 표 2에 기재된 최소 지터를 나타내는 점들을 "X"표시하고 그 점에서의 지터값을 기재하였다. 도 6에서 지터값을 표시한 부분은 지터값이 주위보다 작은 극소값이 되는 영역이다. 그 영역 각각으로부터 표준피트폭(W)이 커지거나 작아지게 되면 최소 지터가 커지는 경향이 나타나는데, 이는 아래의 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 피트 형상에 따른 재생 트랙에서의 신호 크기(1줄 계산 결과 참조)와 인접 트랙에서의 크로스토크(cross-talk; 2줄 계산결과 참조)의 상호 작용 때문이다.

피트형상		1줄 계산결과		크로스토크 (2줄)	Q factor (I14/크로스토크)	지터 (3줄,%)
표준피트폭(W)	피트 측벽각	지터 (%)	I14
0.189	90°	6.05	0.3583	0.0126	28.4	8.5
0.243	90°	4.20	0.4556	0.0127	35.0	6.3
0.324	75°	5.16	0.4739	0.0150	31.5	7.9
0.486	65°	4.67	0.5728	0.0198	28.9	8.2
0.595	52°	6.87	0.5822	0.0366	15.9	9.5
0.676	50°	6.98	0.6076	0.0549	11.0	11.2

즉, 표준피트폭(W)이 0.243 이하인 영역 즉, 피트 상부폭(Wu)이 90nm 이하인 영역에서는 크로스토크는 작으나 재생신호 크기가 작고, 표준피트폭(W)이 0.243 이상인 영역에서는 크로스토크에 의해 지터가 열화되는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 식 1을 만족하는 영역 중에서 어느 정도까지 실제 광기록에 사용할 수 있는가는 기록재생장치의 크로스토크 정정능력에 좌우된다고 할 수 있다. 상기 표 3에서 I14는, 최소 피트길이의 14/3배의 길이를 갖는 피트의 재생신호 진폭을 나타낸다.

도 6에 도시된 최소 지터값들 중에서 가장 작은 최소 지터값을 가지는 영역은 표준피트폭(W)이 0.243이고 피트 측벽각(θ)이 90°인 영역이며 그 영역에서의 최소 지터값은 6.3%이다. 한편, 그 6.3%의 최소 지터값을 가지는 영역의 주변영역 즉, 피트 측벽각(θ)이 85∼90°인 영역에서는 피트의 형상 변화에 따라 지터의 변화가 비교적 심하다. 그리고, 상기 식 1을 만족시키는 범위(이점쇄선 A1과 이점쇄 선 A2 사이의 영역) 내에서 표준피트폭(W)이 0.54 이하(피트 상부폭(Wu)이 200nm 이하)이고 피트 측벽각(θ)이 60°이상인 영역 부근에서는 피트의 형상이 비교적 크게 변화하더라도 지터의 변화량이 작음을 알 수 있다.

참고적으로, 피트(20)의 깊이변화에 따른 신호크기 및 지터를 도 7에 도시하였다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 피트의 깊이에 대해서는 최대 신호 크기를 나타내는 깊이는 피트 조건에 따라 약간 다르나, 지터의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 그러한 결과에 대한 원인은 정확하게 파악되지는 않으나, 애시머트리가 같기 때문인 것으로 추정된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 광디스크는 15GB 이상의 기록용량의 실현에 필요한 최소피트길이 및 트랙피치를 가지면서도 지터 특성이나 애시머트리 특성 등이 모두 양호하다.

이상, 본 발명의 광디스크는 종래 광디스크에 뒤지지 않는 양호한 기록재생능력을 가지면서도 매우 높은 기록밀도를 가질 수 있으며 그에 따라 15GB 이상의 기록용량을 가질 수 있다.

Claims (2)

1. 기판 상에 소정피치의 트랙들을 따라 배치된 다수의 피트에 의해 정보가 기록되며, 그 정보는 청색 레이저빔을 채용한 기록재생장치에 의해 재생될 광디스크에 있어서,

   상기 피트의 측벽과 기판의 상면이 이루는 각도 θ가 아래의 조건식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광디스크.

   <조건식>

   -74.15 ×W + 94.79 ≤θ(°) ≤-86.18 ×W + 111.39

   (단, W는 피트 상부폭을 트랙피치로 나눈 값으로서 0.135∼0.54의 범위 내에 있고, θ는 60°∼90°범위 내에 있음.)
2. 삭제

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