KR100880634B1 - 광디스크의 기록방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광디스크, 및 광디스크의 기록방법에 관한 것으로, 순차로 퍼스트 펄스, 멀티 펄스, 라스트 펄스, 쿨링 펄스로 구분되는 기록 펄스 패턴을 사용하여 기록 마크 기록하기 위한 광디스크의 기록 방법에 있어서, 상기 멀티 펄스의 라이징 에지 위치가 레퍼런스 클럭 이후에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 광디스크의 반복기록 특성을 향상시킬 수 있으며 수만 차례 반복 기록하더라도 기록매체가 갖추어야할 낮은 지터 특성을 유지하므로 PC용 미디어로 사용이 가능하다.

광디스크, 반복 기록 특성, 마크

Description

광디스크의 기록방법{Write Strategy of Optical Disc}

도 1은 일반적인 2T, 3T, 4~8T 기록 마크를 형성하기 위한 NRZI(Non Return to Zero Inverted)를 보인 도면

도 2(a)는 2T, 3T 마크 모습을 보인 탭(TEM) 사진

도 2(b)는 도 2(a)에서 마크 모습과 재결정 생성 방향을 시뮬레이션(Simulation)한 도면

도 3(a)은 2T, 5T 마크 모습을 보인 탭(TEM) 사진

도 3(b)은 도 3(a)의 재결정 생성 방향을 시뮬레이션한 도면

도 4는 각 마크들 사이 스페이스(Space) 내부의 결정 방향 상이성을 보인 도면

도 5는 본 발명에 따른 4T 마크의 기록 펄스 파형을 나타낸 도면

도 6은 2T, 3T, 4~8T 기록 마크를 형성하기 위한 본 발명에 따른 NRZI(Non Return to Zero Inverted)를 보인 도면

도 7은 종래 기술과 본 발명의 4T 이상의 마크에 대한 기록 펄스 파형과 이를 이용해 형성된 마크를 비교한 도면

도 8은 광디스크 재생 신호의 아이 패턴을 나타낸 도면

도 9는 본 발명에 따른 기록 펄스 파형을 나타낸 도면

도 10은 도 9의 기록 펄스를 이용한 경우에 DOW(Direct Over Write) 및 지터 특성을 나타낸 도면

도 11은 도 5와 도 9의 특성이 결합한 기록 펄스 파형을 나타낸 도면

도 12는 도 11의 기록 펄스를 이용한 경우에 DOW(Direct Over Write) 및 지터 특성을 나타낸 도면

본 발명은 광디스크(optical disk)에 관한 것으로 특히, 상변화 광디스크의 반복기록 특성을 향상시키기 위한 광디스크의 기록방법에 관한 것이다.

동화상 및 정지 화상을 포함한 비디오(Video) 신호, 오디오(Audio) 신호 및 컴퓨터 데이터 정보를 종합적으로 다루는 멀티미디어(Multimedia) 시대의 도래와 함께 패키지 미디어(예, CD, DVD를 비롯한 각종 디스크)가 폭 넓게 보급되고 있으며 이 같은 추세는 더욱 두드러질 전망이다.

패키지 미디어, 가령 컴팩트 디스크(CD) 및 디지털 비디오 디스크 (DVD)는 크게 기판과 정보를 기록하고 있는 기록막 및 보호막으로 구성된다.

이들 광 디스크들 가운데 재생전용(Read-only memory, ROM) 디스크는 서보나 위치정보 혹은 피트(Pit) 형태의 미세한 홈이 원주방향으로 형성되어 있고 반사층이 존재한다.

한편, 정보를 오직 한번 기록할 수 있는 추기형(Recordable) 디스크와 반복 해서 정보를 쓰고/읽고/지우기가 가능한 반복기록형(Rewritable) 디스크의 경우는 프리피츠(pre-pits)와 반사층 외에도 레코더블 다이(Recordable Dye)와 상변화 또는 광자기 방식의 기록층 및 이 기록층을 보호하기 위한 보호층 등으로 구성된다.

최근 들어 반복기록형 디스크들은 고용량화되어 가고 있으며 오디오, 비디오, 음악파일 재생용 외에 PC(Personal Computer)용 저장매체로도 쓰일 전망이다.

PC용 저장매체로 충분한 반복기록이 되기 위해서는 오디오/비디오(Audio/Video)용보다 훨씬 많은 수의 반복 기록, 재생을 할 수 있는 광디스크가 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기의 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로써 반복기록 특성을 향상시키기 위한 광디스크의 기록방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 PC용 저장매체로 사용하기에 적합한 광디스크를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 광디스크의 기록방법은 순차로 퍼스트 펄스, 멀티 펄스, 라스트 펄스, 쿨링 펄스로 구분되는 기록 펄스 패턴을 사용하여 기록 마크 기록하기 위한 광디스크의 기록 방법에 있어서, 상기 멀티 펄스의 라이징 에지가 퍼스트 펄스 다음에 오는 기준 클럭 이후에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 멀티 펄스의 폭을 다른 펄스들의 폭보다 크게 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 멀티 펄스를 기준 클럭 1 주기의 10~20%만큼 상기 기준 클럭 이후에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 멀티 펄스의 폭을 기준 클럭 1 주기의 40~50%가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 광디스크의 기록 방법은 최단 마크의 광디스크 재생신호의 최대값과 최소값을 각각 I_2H와 I_2L, 최장 마크의 광디스크 재생신호의 최대값과 최소값을 I_8H, 라 할 때, 아이패턴의 비대칭성(

)이 0.05와 0.15 사이에 있으면, 마크의 길이가 짧을수록 첫 번째 기록 펄스 전에 소거 파워 레벨의 시간을 길게 하고, 첫 번째 기록 펄스의 길이를 짧게 하며, 마지막 기록 펄스 다음에 소거 파워 레벨에 도달하는 시간을 짧게 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 하나의 마크에 대해서 펄스가 2개 이상이면 첫 번째 기록 펄스의 폭을 가장 작게 하고 순차적으로 크게하여 마지막 기록펄스의 폭이 가장 크게 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

반복 기록형 디스크 중 상변화 방식에서는 결정질 매트릭스 위에 비정질 마 크(Mark)로 정보를 기록한다.

이 비정질 마크를 생성하기 위해서는 레이저를 조사해야 하는데, 단일 펄스(Single Pulse)를 사용할 때에 누적되는 열로 인하여 마크 형상을 잘 조절할 수 없기 때문에 도 1과 같은 멀티 펄스(multi pulse)를 이용하고 있다.

도 1은 일반적인 2T, 3T, 4~8T 기록 마크를 형성하기 위한 NRZI(Non Return to Zero Inverted)를 보인 도면으로, 마크(하이 레벨)와 스페이스(로우 레벨)로 구성된다.

도면에 도시된 바와 같이, 4~8T에 대한 기록 펄스는 퍼스트 펄스(4~8FP), 멀티 펄스(4~8MP), 라스트 펄스(4~8LP), 쿨링 펄스(4~8CP)로 구성되는 펄스열을 가진다.

또한, 각 펄스 파워 레벨은 라이트 파워(P_W), 소거 파워(P_E), 버텀 파워(P_B)로 구성되는 레벨 중 하나를 갖는다.

도 2 및 도 3은 일반적인 상변화 광디스크의 사이즈별 마크 모습을 나타낸 도면으로, 도 2(a)는 2T, 3T 마크 모습을 보인 탭(TEM) 사진이고, 도 2(b)는 도 2(a)에서 마크 모습과 재결정 생성 방향을 시뮬레이션(Simulation)한 도면이고, 도 3(a)은 2T, 5T 마크 모습을 보인 탭(TEM) 사진이고, 도 3(b)은 도 3(a)의 재결정 생성 방향을 시뮬레이션한 도면이다.

도 2를 보면, 2T 마크와 3T 마크는 마크 주변에 재결정이 생기는 방향이 거의 유사하나 2T 마크가 3T 마크보다 재결정 분포의 곡률(Curvature)이 큼을 확인할 수 있다.

그리고, 도 3에서 5T 마크는 재결정화된 결정질의 양이 기록 발생 빈도 대비 면적비가 상대적으로 많은 편이고, 재결정화된 결정들의 방향성이 상기 2T 마크와 3T 마크의 경우와 상당히 다름을 확인할 수 있다.

즉, 상기 2T나 3T 마크는 결정들의 방향성이 마크의 첫 부분 즉, 리딩 에지(Leading edge) 주변에 부채꼴 모양으로 분포하나, 5T 마크의 경우에는 리딩 에지 주변에 에지에 수직하게 분포하고 마크 몸통 주변에는 몸통에 수직한 방향 즉, 크로스 트랙(Cross Track) 방향으로 결정이 성장한 모습을 볼 수 있다.

도 4는 각 마크들 사이 스페이스(Space) 내부의 결정 방향 상이성을 보인 도면으로, ①, ④ 주변은 ②, ③, ⑤와 스페이스 결정질 상태가 다르고 특히, ①과 같은 영역에 쓰여진 2T 마크는 나머지 것들과 모습에서 차이가 난다.

따라서, ②, ③, ⑤ 영역과 같이 전 영역에서 부채꼴 모양의 결정방향을 균일하게 만들려면 기록되는 큰 마크의 결정방향을 균일하게 만들어야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 다음의 기록 펄스 파형을 도입한다.

도 5는 본 발명에 따른 4T 마크의 기록 펄스 파형을 나타낸 도면으로, 멀티 펄스(MP)의 라이징 에지를 기준 클럭(Reference Clock)에서 오른쪽으로 이동시키어 퍼스트 펄스(FP) 이후부터 다음 1T 클럭 전까지의 냉각 시간(ⓐ) 외에 상기 멀티 펄스(MP)를 이동시킨 만큼의 추가 냉각시간(ⓑ)을 두고자 한다.

이때, 상기 추가 냉각시간(ⓑ)은 1T 클럭의 10~20%인 것이 바람직하다.

그리고, 멀티 펄스(MP)의 라이징 에지가 오른쪽으로 이동함에 따른 냉각 시 간 증가를 보상해 주기 위하여 멀티 펄스(MP)의 폭을 다른 펄스보다 넓혀준다(MP>FP, LP).

이때, 상기 멀티 펄스(MP)의 펄스 폭은 1T 클럭의 40~50%인 것이 바람직하다.

도 6은 2T, 3T, 4~8T 기록 마크를 형성하기 위한 본 발명에 따른 NRZI(Non Return to Zero Inverted)를 보인 도면으로, 4T 마크 형성을 위한 기록 펄스 파형의 멀티 펄스(MP)의 라이징 에지는 기준 클럭(Reference Clock)에서 오른쪽으로 이동되었고(가), 멀티 펄스(MP)의 폭이 다른 펄스보다 넓게 형성되어 있다(나).

도 7은 종래 기술과 본 발명의 4T 이상의 마크에 대한 기록 펄스 파형과 이를 이용해 형성된 마크를 비교한 도면으로, 좌측이 종래 기술이고 우측이 본 발명이다.

본 발명에서는 4T 이상의 마크에 대한 기록 펄스 파형의 퍼스트 펄스(FP) 이후의 냉각 시간 길이를 종래 기술보다 증가시키고(α>β), 상기 냉각 시간 증가에 따른 열보상을 위하여 멀티 펄스(MP)의 폭을 증가시켰다(σ>δ).

이로 인하여 도면 보인 바와 같이, 마크의 모양이 변화되고 생성된 재결정의 방향도 바뀌게 된다.

즉, 기존에는 몸통주위에서 직각 방향(Cross Track 방향)으로 결정이 성장하였으나, 몸통 주변의 트랙의 직각 방향 재결정 양이 상당히 줄어들어 4T 이상의 마크도 2T, 3T 마크 주위의 재결정과 유사하게 된다(A, B).

또한, 본 발명에서는 랜덤 시그널의 아이 패턴의 비대칭성(Asymmetry)이 0보 다 휠씬 큰 경우(+0.05~0.15)에 마크 사이즈를 조절하여 반복기록 특성을 향상시키자 한다.

도 8은 광디스크 재생 신호의 아이 패턴(Eye Pattern)을 나타낸 도면으로, 2T~8T 마크에 대해 각각 나타내었다.

도면에서 I_2H와 I_2L은 2T 마크에 대한 광디스크 재생신호의 최대값과 최소값이고, I_2PP는 I_2H와 I_2L의 차이다. 그리고, I_8H와 I_8L은 8T 마크에 대한 광디스크 재생신호의 최대값과 최소값이고, I_8PP는 I_8H와 I_8L의 차이다

이때, 랜덤 시그널의 아이 패턴의 비대칭성(Asymmetry)은 다음 수학식 1과 같다.

Asymmetry=

상기 비대칭성이 큰 경우로 최단 마크(2T)의 신호 진폭의 중심레벨이 최장 마크(8T)의 신호 진폭 중심 레벨보다 작아진다는 의미인데 이를 바꾸어 말하면 최단 마크의 폭이 최장마크의 폭에 비하여 상대적으로 커진다는 의미이다.

이것은 과도한 용융영역과 이로 인한 과도한 재결정 영역의 생성을 유발하여 반복기록 특성에 나쁜 영향을 미치므로 이를 해결해야 할 필요가 있다.

도 9는 본 발명에 따른 기록 펄스 파형을 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 기록 펄스를 이용한 경우에 DOW(Direct Over Write) 및 지터(Gitter) 특성을 나타 낸 도면이다.

비대칭성이 큰 이유는 발생 빈도가 많은 작은 마크들의 재결정 크기가 영향을 미치기 때문으로, 퍼스트 펄스(FP) 전의 소거 파워레벨(LE)의 시간은 작은 마크일수록 길어야 하고(2LE≥3LE≥4~8LE), 작은 마스크일수록 퍼스트 펄스(FP) 폭을 다른 퍼스트 펄스보다 작게 설정해야 한다(2FP≤3FP≤4~8FP).

큰 마크의 경우 펄스 끝 부분 즉, 폴링 에지(Falling Edge) 부분에서 재결정 영역이 과도하게 커져 반복 특성에 나쁜 영향을 미친다. 따라서, 큰 마크의 경우 폴링 에지 부분에서 다음에 오는 소거파워에 의한 재결정량을 줄이기 위하여 짧은 마크보다 소거 파워가 오는 타임이 길어야 한다.

그러나, 소거 파워가 오는 타임이 길수록 DOW 반복특성은 좋으나, 2T나 3T의 경우 비대칭성이 0.1 이상으로 큰 경우 길이를 줄여주지 않으면 지터(Jitter) 특성이 나쁘므로 2TE≤3TE≤4~8TE가 되도록 한다.

이와 같은 형태의 기록 펄스 파형을 이용하면 도 10에 나타난 바와 같이, 낮은 지터 특성을 유지하면서 약 10만 번 이상의 반복기록이 가능하다.

도 11은 도 5와 도 9의 특성이 결합한 기록 펄스 파형을 나타낸 도면으로, 퍼스트 펄스(FP)전의 소거 파워레벨(LE)의 시간은 작은 마크일수록 길어야 하고(2LE'≥3LE'≥4~8LE'), 작은 마스크일수록 퍼스트 펄스(FP) 폭을 다른 퍼스트 펄스보다 작게 설정해야 한다(2FP'≤3FP'≤4~8FP').

그리고, 한 마크 내부에 여러 펄스가 존재할 때 첫 번째 펄스 폭은 가장 작게 잡고 점차로 크게 잡으며, TE(Trailing Edge Cooling Time Duration)는 큰 마크 일수록 커야 한다.

즉, 2LE'≥3LE'≥ 4~8LE', 2FP'≤3FP'≤4~8FP', 3FP'≤3LP', 4~8FP'≤4~8MP'≤4~8LP', 2TE'≤3TE'≤4~8TE'이여야 한다.

그리고, 각 마크 다음에 오는 2TE', 3TE', 4~8TE'의 값은 1T 클럭의 5~35%로 잡는다.

이때, 라이트 파워(P_W)에 대한 소거 파워(P_E)의 비율(P_E/P_W)이 40~60%가 되도록 한다.

도 12는 도 11의 기록 펄스를 이용한 경우에 DOW(Direct Over Write) 및 지터 특성을 나타낸 도면으로, 도 11과 같은 기록 펄스 파형을 이용하면 낮은 지터 특성을 유지하면서 16만회 이상 기록이 가능하다.

-실시예-

내경 15mm, 외경 120mm, 두께 1.1mm, 트랙 피치(Track Pitch) 0.32㎛의 도우넛 형태의 폴리카보네이트(Polycarbonate) 기판위에 Ag 합금(Alloy) 반사층, ZnS-SiO₂ 하부 유전체 보호층, 인터페이스 레이어(Interface Layer) 1, Ge-Sb-Te 계열 기록층, 인테페이스 레이어 2, ZnS-SiO2 상부 유전체 보호층 순으로 다층 박막을 적층한다.

그리고 그 위에 20㎛의 UV 수지(Resin)로 80㎛의 폴리카보네이트 커버 시트를 접합시키고, 이 디스크 초기화 장비를 이용하여 초기화한다.

광디스크 드라이버나 평가 장비(예 : DDU-1000 장비)를 이용하여 도 6, 도 9, 도 11과 같은 형태로 기록하고 재생한다.

상기 재생 조건은 다음과 같다.

리딩 에지(Leading edge)와 테일링 에지(Trailing edge)의 위치가 레퍼런스 클럭에 맞추어 기준 위치에서 벗어난 크기(Deviation)의 분포가 CBL(Channel Bit Length)로 노멀라이즈(Normalized)되어 측정되고 지터(Jitter)로 정량화된다.

N번 반복기록 지터를 측정하기 위하여 한 트랙에 N회로 랜덤한 펄스 파형(2T, 3T, 4~8T가 임의로 섞인 파형)을 이용하여 기록한다.

이때, CBB(Channel Bit Clock)은 66MHz(1T=15.1515ns), 선형속도(Linear Velocity는 5.28m/s, 디스크 용량(Disc Capacity)은 23GB/single side이다.

그리고, 상기 지터 측정장비의 조건은 다음과 같다.

샘플링(Sampling)은 30000개, 쓰기 레이저 파워(Readsing Laser Power)는 0.35mW, 바텀 레이저 파워(Bottom Laser Power)는 0.1mW, 읽기 레이저 파워(Writing Laser Power)는 3.4mW, 소거 레이저 파워(Erasing Laser Power)는 1.7mW이다. 그리고, 레이저 파장(Wavelength)은 405nm이다.

상기와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 광디스크의 반복기록 특성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 수 차례 반복 기록하더라도 기록매체가 갖추어야할 낮은 지터 특성을 유지하므로 PC용 미디어로 사용이 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (10)

1. 복수의 기록 펄스를 포함하는 기록 펄스 패턴을 사용하여 기록 마크를 형성하기 위한 광디스크의 기록 방법에 있어서,

   하나의 기록 마크를 형성하기 위하여 상기 기록 펄스를 2개 이상 사용하여 기록하고, 상기 기록 펄스에 적어도 하나의 퍼스트 펄스 및 라스트 펄스를 순차적으로 포함하며 상기 퍼스트 펄스의 폭은 상기 라스트 펄스의 폭보다 작게 하여 기록하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기록 펄스는 상기 퍼스트 펄스와 상기 라스트 펄스 사이에 멀티 펄스를 더 포함하고, 상기 멀티 펄스의 폭은 상기 퍼스트 펄스의 폭 보다는 크고 상기 라스트 펄스의 폭 보다는 작은 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 기록 마크의 길이가 길수록 TE (Trailing Edge Cooling Time Duration)가 길어지는 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기록 펄스는 순차적으로 퍼스트 펄스, 멀티 펄스, 라스트 펄스 및 쿨링 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 광디스크의 기록 방법.
5. 복수의 기록 펄스를 포함하는 기록 펄스 패턴에 의해 기록 마크가 형성되어 있으며,

   하나의 기록 마크를 형성하기 위하여 상기 기록 펄스를 2개 이상 사용하여 기록하고, 상기 복수의 기록 펄스에 적어도 하나의 퍼스트 펄스 및 라스트 펄스를 순차적으로 포함하고, 상기 퍼스트 펄스의 폭은 상기 라스트 펄스의 폭보다 작게 하여 기록하는 것을 특징으로 하는 광디스크.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 기록 펄스는 상기 퍼스트 펄스와 상기 라스트 펄스 사이에 멀티 펄스를 더 포함하고, 상기 멀티 펄스의 폭은 상기 퍼스트 펄스의 폭 보다는 크고 상기 라스트 펄스의 폭 보다는 작은 것을 특징으로 하는 광디스크.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 기록 마크의 길이가 길수록 TE (Trailing Edge Cooling Time Duration)가 길어지는 것을 특징으로 하는 광디스크.
8. 광디스크에 기록 마크를 형성하여 데이터를 기록하기 위한 기록 장치에 있어서,

   상기 기록 마크는 복수의 기록 펄스를 포함하는 기록 펄스 패턴을 사용하여 형성되고, 하나의 기록 마크를 형성하기 위하여 상기 기록 펄스를 2개 이상 사용하여 기록하고, 상기 기록 펄스에 적어도 하나의 퍼스트 펄스 및 라스트 펄스를 순차적으로 포함하며 상기 퍼스트 펄스의 폭은 상기 라스트 펄스의 폭보다 작게 하여 기록하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 기록 펄스는 상기 퍼스트 펄스와 상기 라스트 펄스 사이에 멀티 펄스를 더 포함하고, 상기 멀티 펄스의 폭은 상기 퍼스트 펄스의 폭 보다는 크고 상기 라스트 펄스의 폭 보다는 작은 것을 특징으로 하는 기록 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 기록 마크의 길이가 길수록 TE (Trailing Edge Cooling Time Duration)가 길어지는 것을 특징으로 하는 기록 장치.

Images