KR19990023532A

KR19990023532A - 상변화 광디스크 매체

Info

Publication number: KR19990023532A
Application number: KR1019980032668A
Authority: KR
Inventors: 시게루 나카무라; 데츠야 니시다; 마코토 미야모토
Original assignee: 가나이 쓰도무; 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 1999-03-25
Also published as: US6014363A; EP0899724A3; EP0899724A2; JPH1166612A; US6288997B1

Abstract

정보를 기록하기 위한 박막이 결정상과 비결정상으로 상변화하는 것에 의해서 정보를 고밀도로 기록하고 재생하기 위한 상변화 광디스크매체에 관한 것으로서, DVD-RAM 드라이브에서도 재생처리가 가능하고 사용자용량이 DVD-ROM과 동등한 4. 7GB/면이나 또는 그 이상인 대용량의 상변화 광디스크매체를 제공하기 위해, 디스크형상의 기판 및 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크가 기록되는 상변화막을 포함하는 여러개의 적층박막으로 구성된 기록층을 갖고, 이 기록층의 홈부 및 홈사이부에 정보마크를 기록하기 위한 트랙을 홈형상의 오목볼록형상으로 형성한 상변화 광디스크 매체에 있어서, 트랙의 간격이 0. 54㎛이상 0. 64㎛이하이고, 상변화막이 결정상일 때의 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 기록층의 광학적 반사율의 비가 0. 35이하이도록 구성하였다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 고밀도화에 의해 감소하는 재생신호를 증대시키고 고밀도 정보재생이 가능한 상변화 광디스크매체가 실현된다는 효과가 얻어진다.

Description

상변화 광디스크매체

본 발명은 광디스크장치 등에 의해 광학적으로 정보를 기록하고 재생하기 위한 디스크매체에 관한 것으로서, 특히 정보를 기록하기 위한 박막이 결정상과 비결정상으로 상변화하는 것에 의해서 정보를 고밀도로 기록하고 재생하기 위한 상변화 광디스크매체에 관한 것이다.

컴퓨터기술의 발달에 따라서 종래의 텍스트데이타 이외에 음성데이타나 동화데이타 등도 퍼스널컴퓨터에 의해 처리할 수 있게 되고, 각종 정보매체에 대응할 수 있는 대용량의 정보기억장치가 필요하게 되었다. 이와 같은 요구에 응답하는 광디스크로서 DVD(Digital Video Disk)가 있다. 이미, 재생전용이고 사용자용량이 4. 7GB/면인 DVD-ROM은 제품화되어 있다. 또, 리라이트가능한 DVD-RAM의 개발도 진행되고 있고, DVD-RAM용 광디스크의 사양안으로서 「DVD Specifications for Rewritable Disc(DVD-RAM) Version 1. 0 ; 1997년 7월」도 공개되어 있다.

상기한 DVD-RAM용 광디스크의 사양안에 따르면, 정보기록막은 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크를 기록하는 상변화 기록막을 사용하고 사용자용량은 2. 6GB/면이고 트랙피치는 0. 74㎛, 최단마크길이는 0. 614㎛이다. 트랙구조는 홈(그루브부)의 폭과 홈사이부(랜드부)의 간격이 대략 동일한 오목볼록형상이고 홈부와 홈사이부의 양쪽을 트랙으로서 사용해서 정보마크를 기록할 수 있고, 또 인접트랙으로부터의 크로스토크를 상쇄시킬 수 있다. 소위 랜드/그루브구조를 채용하고 있다.

또, 상기한 DVD-RAM용 광디스크의 사양안에는 디스크의 테스트는 파장이 약 650㎚인 레이저빔을 개구수가 0. 6인 렌즈에 의해 포커싱한 레이저스폿에 의해서 기록재생하여 실행하는 것이 기재되어 있고, 마크길이가 약 2. 87㎛인 14T마크의 재생신호의 진폭은 미기록부의 재생신호레벨의 43%이상이고 마크길이가 약 0. 614㎛인 3T마크의 재생신호의 진폭은 14T마크의 재생신호의 진폭의 40%이상으로 되어 있다. 따라서, 가장 재생신호가 작은 디스크에 대해서는 미기록부의 재생신호레벨을 100%로 하고 3T마크의 재생신호의 진폭은 43%×40%≒17%이다. 그러므로, 파장이 약 650㎚인 레이저빔과 개구수가 0. 6인 렌즈를 사용해서 가장 짧은 3T마크의 재생신호진폭을 17%이상 취할 수 있는 상변화 광디스크이면 DVD-RAM용의 드라이브에 의해 정보재생처리가 가능하다.

DVD-ROM디스크에 기록된 데이타를 편집해서 보존하기 위해서는 DVD-ROM과 대략 동일한 용량이나 또는 그 이상의 용량이 필요하다. 그러나, 상기한 상양안에 준거한 DVD-ROM용 광디스크의 사용자용량은 2. 6GB/면으로서 DVD-ROM의 용량 4. 7GB/면의 약 1/2이다. 따라서, 이 사양안에 준거한 DVD-RAM용 광디스크에서는 용량이 작고 DVD-ROM 디스크에 기록된 데이타를 포함하는 각종 데이타를 편집해서 보존하는 것이 곤란하게 된다.

본 발명의 목적은 상기 사양안에 준거한 DVD-RAM용 광디스크보다 용량이 크고 또 상기 DVD-RAM용 광디스크의 사양안에 기재된 광디스크의 테스트조건에 적합한 성능을 갖는 것에 의해서 현재 개발이 진행되고 있는 DVD-RAM 드라이브에서도 재생처리가 가능한 상변화 광디스크매체를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은 사용자용량이 DVD-ROM과 동등한 4. 7GB/면이나 또는 그 이상인 대용량의 상변화 광디스크매체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 광디스크매체의 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 광디스크매체의 일부를 확대한 평면도,

도 3은 광스폿과 정보마크의 크기를 설명하는 도면,

도 4는 3T마크의 재생신호진폭을 도시한 도면,

도 5는 반사율의 하부간섭층 의존성을 도시한 도면.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1의 특징에서는 디스크형상의 기판 및 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크가 기록되는 상변화막을 포함하는 여러개의 적층박막으로 구성된 기록층을 갖고, 기록층의 홈부 및 홈사이부에 정보마크를 기록하기 위한 트랙을 홈형상의 오목볼록형상으로 형성한 상변화 광디스크 매체에 있어서, 트랙의 간격이 0. 54㎛이상 0. 64㎛이하이고, 상변화막이 결정상일 때의 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 기록층의 광학적 반사율의 비가 0. 35이하이다.

또, 본 발명의 제2의 특징에서는 트랙의 간격이 약 0. 59㎛이고 상변화막이 결정상일 때의 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 기록층의 광학적 반사율의 비가 약 0. 2이하이다.

또, 본 발명의 제3의 특징에서는 상변화막이 결정상일 때의 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 기록층의 광학적 반사율의 비가 약 0. 1이하이다.

이하, 본 발명의 1실시예를 도 1∼도 5를 사용해서 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 상변화 광디스크매체의 구조를 도시하기 위해 그의 일부를 절단한 부분의 단면사시도이다. (1a)는 광디스크 반경방향의 단면을 나타내고, (1b)는 광디스크 원주방향의 단면을 나타낸다. (2)는 폴리카보네이트나 유리 등의 광학적으로 투명하고 또한 두께가 약 0. 6㎜인 기판이다. 기록층(3)은 유전체 등의 하부간섭층(4), 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크를 기록하기 위한 상변화막(5), 유전체 등의 상부간섭층(6) 및 알루미늄 등을 주성분으로 한 반사층(7)로 구성되고, 기록층(3)의 두께는 수백㎚이다. 기판(2)에 반경방향 단면(1a)로 나타낸 바와 같은 홈(그루브부)의 폭과 홈사이부(랜드부)의 폭이 대략 동일한 홈형상의 오목볼록형상을 미리 형성해 두고, 하부간섭층(4), 상변화막(5), 상부간섭층(6), 반사층(7)의 순으로 증착시키면, 기록층(3)은 기판(2)의 표면과 동일한 오목볼록형상으로 되어 공지의 랜드/그루브구조를 형성할 수 있다. (8)은 그루브부(홈부), (9)는 랜드부(홈사이부)이고, 양쪽의 폭은 대략 동일하고, 양쪽 모두 정보를 기록하기 위한 트랙으로 된다.

도 2는 본 발명에 의한 상변화 광디스크의 표면의 일부를 확대한 평면도이다. (8)로 나타낸 직사각형은 도 1의 그루브부(8)이다. 그루브부(8)상 및 그루브부 사이에 있는 1점쇄선(21)은 정보를 기록하는 트랙을 나타낸다. 트랙피치는 그루브부(8)의 간격의 1/2이다. 트랙(21)을 따라서 그루브부(8) 사이에는 (22)의 동그라미(○)로 표시한 오목볼록형상의 프리피트가 미리 형성되어 있어 어드레스정보 등을 기록해 두기 위해 사용된다. (23)은 광디스크장치의 광헤드에서 조사된 정보를 기록재생하기 위한 광스폿을 나타낸다. 트랙(21)과 수직인 방향의 프리피트(22)의 간격은 그루브부(8)의 간격과 동일하지만, 프리피트(22)의 중심위치는 트랙(21)에서 트랙피치의 1/2만큼 어긋나서 배치되어 있다. 이와 같이 중심위치를 교대로 어긋나게 하는 것에 의해 상술한 DVD-RAM용 광디스크의 사양안에도 기재되어 있는 바와 같이 광스폿(23)이 주사하고 있는 트랙이 그루브부(8)인지 랜드부(9)인지를 판별할 수 있다. (24)로 표시하고 빗금친 원 또는 타원은 기록된 정보마크를 나타낸다.

다음에, 본 발명의 작용에 대해서 설명한다. 도 2에 있어서 광스폿(23)이 트랙(21)을 따라서 프리피트(22a)상과 프리피트(22b)상을 주사하는 경우, 프리피트(22c)나 프리피트(22d)에 의한 크로스토크가 발생할 가능성이 있다. 프리피트(22)의 폭은 트랙(21)의 간격과 동일정도이거나 그것보다 작다. 한편, 광스폿(23)의 직경ψ는 레이저빔의 파장λ와 레이저빔을 집속시키는 렌즈의 개구수NA를 사용해서 ψ=λ/NA로 표시되고, λ=0. 65㎛로 하고 NA=0. 6으로 하면, ψ=1. 08㎛이다. 따라서, 트랙피치가 광스폿직경ψ의 1/2 이상 즉 0. 54㎛이상이면 크로스토크를 방지할 수 있다. 상기 DVD-RAM용 광디스크의 사양안에 의한 디스크는 트랙피치가 0. 74㎛, 최단마크길이가 0. 614㎛., 사용자용량이 2. 6GB/면이다. 한편, DVD-ROM의 용량 4. 7GB/면은 2. 6GB/면의 1. 81배이다. 따라서, 트랙피치를 0. 74㎛에서 0. 54㎛로 좁게 하면 0. 74/0. 54=1. 37배의 고밀도화로 되므로, 최단마크길이를 0. 614/1. 81×1. 37 = 0. 46㎛로 하면 사용자용량이 4. 7GB/면으로 된다. 따라서, 트랙피치의 최소값은 0. 54㎛이고 최단마크의 마크길이의 최대값은 0. 46㎛이다. 이와 같은 사양의 DVD-RAM을 제작하는 것에 의해 DVD-ROM과 동등한 기록용량으로 할 수 있다.

도 3은 광스폿과 정보마크의 크기의 관계를 설명하는 도면이다. 트랙(21)상에 기록된 최단마크의 반복패턴을 재생하는 경우, 광스폿(23)중에 정보마크(24)와 다음의 정보마크(24a)가 3/4정도까지 혼입하더라도 공지의 파형등화회로를 사용하면 재생신호에 혼입된 다음의 정보마크(24a)의 영향을 제거할 수 있다. 따라서, 최단마크의 마크길이는 광스폿 직경 ψ=1. 08㎛의 2. 75분의 1인 0. 39㎛정도가 최소값이다. 최단마크길이를 0. 614㎛에서 0. 39㎛로 좁게 하면 0. 614/0. 39 = 1. 57배의 고밀도화로 되므로, 트랙피치를 0. 74/1. 81×1. 57 = 0. 64㎛로 하면 사용자용량이 4. 7GB/면으로 된다. 따라서, 트랙피치의 최대값은 0. 64㎛이고 최단마크의 마크길이의 최소값은 0. 39㎛이다.

도 4는 최단마크인 3T마크의 재생신호진폭의 계산결과를 도시한 도면이다. 횡폭은 3T마크의 마크길이를, 종폭은 미기록영역에서의 반사광량을 100%로 했을 때의 재생신호진폭을 나타낸다. 5개의 곡선은 3T마크 외부의 반사율을 1로 하고 3T마크 내부의 반사율비를 0, 0. 2, 0. 35, 0. 5, 0. 7로 한 경우이다. 3T마크길이가 0. 46㎛인 경우에는 반사율비가 0. 35이하이고, 3T마크길이가 0. 39㎛인 경우에는 반사율비가 대략 0으로서 3T마크의 재생신호진폭이 17%이상으로 된다. 상술한 바와 같이 가장 짧은 3T마크의 재생신호진폭이 17%이상인 상변화 광디스크이면 주지의 DVD-RAM용 드라이브에 의해 정보재생처리를 할 수 있고, 반사율은 0∼0. 35의 범위이다.

다음에, 상기 반사율비를 실현하는 기록층의 구체예를 설명한다. 도 5는 기록층(3)의 반사율을 하부간섭층(4)의 두께를 변경하여 계산한 결과이다. 기록층(3)의 구성으로서 하부간섭층(4)는 ZnS-SiO₂로 이루어지고 복소굴절율이 2. 14-0i이며, 상변화막(5)는 GeSbTe로 이루어지고 막두께가 18㎚이고 결정상의 복소굴절율이 4. 59-3. 72i이고 비결정상의 복소굴절율이 4. 2-2. 0i이며, 상부간섭층(6)은 ZnS-SiO₂로 이루어지고 막두께가 20㎚이고 복소굴절율이 2. 14-0i이며, 반사층(7)은 Aℓ로 이루어지고 막두께가 100㎚∼200㎚정도이고 복소굴절율이 1. 67-3. 45i이며, 또 기판(2)는 두께가 0. 6㎜인 폴리카보네이트로 이루어지고 복소굴절율이 1. 58-0i이다. 반사율비는 마크내 반사율을 마크외 반사율로 제산한 수치이다. 하부간섭층(4)의 두께를 변경하는 것에 의해서 반사율비를 0∼대략 0. 35의 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 하부간섭층(4) 대신에 마찬가지로 해서 상부간섭층(6)의 두께를 변경하는 것에 의해서 반사율비를 임의로 설정할 수 있다.

이상 설명한 본 실시예에 의하면, 트랙피치가 0. 54㎛이상 0. 64㎛이하이고, 최단마크인 3T마크의 마크길이가 0. 39㎛이상 0. 46㎛이하이고, 반사율비를 0∼0. 35의 범위에서 임의로 설정할 수 있으므로, 사용자용량이 4. 7GB/면을 중심으로 4. 0 GB/면∼5. 4GB/면이고, 주지의 DVD-RAM 드라이브에 의해 정보처리를 할 수 있는 상변화 디스크매체를 실현할 수 있다.

특히, 사용자용량이 4. 7GB/면 정도인 상변화 광디스크매체로서는 약 0. 59㎛의 트랙피치가 최적이다. 이것에 의해, 최단의 3T마크의 길이가 약 0. 42㎛로 되고, 트랙피치와 피트피치의 양쪽을 동일 정도로 고밀도화할 수 있고, 균형잡힌 광디스크 시스템을 실현할 수 있기 때문이다. 이 경우, 3T마크의 길이가 약 0. 42㎛이기 때문에 반사율비는 도 4에 따르면 0. 2이하이다. 이것을 실현하는 기록층(3)의 구조로서는 도 5에 도시한 바와 같이 하부간섭층(4)의 두께를 약 45㎚∼110㎚로 하면 좋다. 또, 하부간섭층(4) 대신에 상부간섭층(6)의 두께를 약 45㎚∼110㎚의 범위에서 변경할 수 있다.

이상의 실시예에 의하면, 트랙피치를 약 0. 59㎛로 하고 반사율비를 0. 2이하로 하는 것에 의해, 사용자용량이 4. 7GB/면 정도인 상변화 광디스크매체 및 균형잡힌 광디스크 시스템을 실현할 수 있다.

본 발명의 상기와 같이 정해진 트랙피치, 최단마크길이 및 반사율비는 홈부 및 홈사이부가 반경방향으로 요동하도록 형성된 상변화 광디스크매체에도 적용할 수 있다. 이 상변화 광디스크매체는 예를 들면 미야모토 H. 들에 의해 1997년 7월 25일자로 출원되고 또한 발명이 명칭이 정보기록매체와 이것을 사용한 정보기록재생장치 및 방법인 미국 특허출원 번호 제 08/900, 294호에 기재되어 있다.

이상의 설명에 있어서는 특히 언급하지 않았지만, 정보마크의 기록에 의해 마크내의 반사광과 마크외의 반사광에 위상차가 발생하는 경우가 있다. 위상차가 발생하면 랜드/그루브구조에 의한 크로스토크 상쇄효과가 저감되거나 트랙어긋남 검출신호에 오프세트가 발생할 가능성이 있다. 본 실시예의 기록층의 구성에 있어서는 제1 실시예나 제2 실시예에 있어서 도 5를 사용해서 설명한 바와 같이, 최적한 반사율비로 되는 하부간섭층의 두께의 범위가 넓으므로, 위상차가 발생하지 않는 두께를 설정할 수 있다. 그러나, 다른 기록층 구성에서는 최적한 반사율비와 위상차가 발생하지 않는 양쪽의 조건을 동시에 만족시킬 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 반사율비가 0. 1이하이면 마크내 반사광에 위상차가 발생하더라도 광강도가 작으므로 간섭하지 않는다.

또한, 이상의 실시예에서는 모두 단일 판형상의 디스크로 설명했지만, 2개의 디스크를 부착시킨 디스크구조라도 좋다. 또, 기판(2)의 두께는 0. 6㎜이외에 예를 들면 1. 2㎜와 같이 두꺼워도 좋고 0. 6㎜보다 얇아도 좋다. 또, 기록층(3)의 구성은 본 실시예에 한정되는 것은 아니고 소정의 반사율비가 얻어지는 것이면 좋다.

또, 실시예에서는 하부간섭층(4)의 두께를 변경하는 것에 의해 반사율비를 설정했지만, 반사율비는 반사층(7), 상부간섭막(6), 하부간섭막(4), 상변화막(5)의 상대적 또는 절대적인 두께나 굴절율로 결정되는 것이고, 각 층의 재료에 따라서는 상기 소정의 반사율비가 얻어지는 두께 범위가 좁은 것은 예상되지만, 이들 두께나 굴절율을 변경하는 것에 의해 상기 소정의 반사율비가 얻어지는 것은 명백하다.

Claims

디스크형상의 기판 및 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크가 기록되는 상변화막을 포함하는 여러개의 적층박막으로 구성된 기록층을 갖고, 이 기록층의 홈부 및 홈사이부에 정보마크를 기록하기 위한 트랙을 홈형상의 오목볼록형상으로 형성한 상변화 광디스크 매체에 있어서,

상기 트랙의 간격이 0. 54㎛이상 0. 64㎛이하이고, 상기 상변화막이 결정상일 때의 상기 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상기 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 상기 기록층의 광학적 반사율의 비가 0. 35이하인 상변화 광디스크매체.
제1항에 있어서,

상기 트랙의 간격이 약 0. 59㎛이고 상기 상변화막이 결정상일 때의 상기 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상기 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 상기 기록층의 광학적 반사율의 비가 약 0. 2이하인 상변화 광디스크매체.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 상변화막이 결정상일 때의 상기 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상기 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 상기 기록층의 광학적 반사율의 비가 약 0. 1이하인 상변화 광디스크매체.
제1항에 있어서,

상기 홈부 및 홈사이부는 반경방향으로 요동하도록 형성되어 있는 상변화 광디스크매체.
상부간섭층, 하부간섭층 및 상기 상부간섭층과 상기 하부간섭층 사이의 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크가 기록되는 상변화막을 갖는 기록층을 구비하고,

상기 상변화막이 결정상일 때의 상기 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상기 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 상기 기록층의 광학적 반사율의 비가 0. 35 이하이도록 상기 상부간섭층, 상기 하부간섭층 및 상변화막의 막두께가 설정된 상변화 광디스크매체.
제5항에 있어서,

상기 기록층은 기판상에 순차 형성된 하부간섭층, 상변화막, 상부간섭층, 반사층으로 이루어지고, 이 중 상기 하부간섭층의 두께는 약 45㎚∼110㎚의 범위인 상변화 광디스크매체.
제5항에 있어서,

상기 기록층은 기판상에 순차 형성된 하부간섭층, 상변화막, 상부간섭층, 반사층으로 이루어지고, 이중 상기 상부간섭층의 두께는 약 45㎚∼110㎚의 범위인 상변화 광디스크매체.
제5항에 있어서,

상기 홈부 및 홈사이부는 반경방향으로 요동하도록 형성되어 있는 상변화 광디스크매체.
반사층, 상부간섭층, 결정상과 비결정상의 상변화에 의해서 정보마크가 기록되는 상변화막, 하부간섭층 순으로 적층된 기록층을 구비하고,

상기 상변화막이 결정상일 때의 상기 기록층의 광학적 반사율을 1로 한 경우에 상기 상변화막이 비결정상으로 변화되었을 때의 상기 기록층의 광학적 반사율의 비가 0. 35 이하이도록 상기 반사층, 상기 상부간섭층, 상기 하부간섭층 및 상변화막의 막두께가 설정된 상변화 광디스크매체.
제9항에 있어서,

상기 기록층은 기판상에 순차 형성된 하부간섭층, 상변화막, 상부간섭층, 반사층으로 이루어지고, 이중 상기 하부간섭층의 두께는 약 45㎚∼110㎚의 범위인 상변화 광디스크매체.
제9항에 있어서,

상기 기록층은 기판상에 순차 형성된 하부간섭층, 상변화막, 상부간섭층, 반사층으로 이루어지고, 이중 상기 상부간섭층의 두께는 약 45㎚∼110㎚의 범위인 상변화 광디스크매체.
제9항에 있어서,

상기 홈부 및 홈사이부는 반경방향으로 요동하도록 형성되어 있는 상변화 광디스크매체.