KR19990042896A - 광 기록 방법 - Google Patents

Abstract

상변화형 광디스크의 광 기록 방법에 관한 것으로, 비정질상의 기록 매체에 레이저 광의 파워(power)를 변화시키면서 레이저 광을 가하여 비정질상의 기록 매체에 레이저 광의 파워에 따라 결정화된 정도가 다른 결정질상의 마크를 기록함으로써, 간단하게 기록 밀도를 높일 수 있으며, 낮은 기록 레이저 파워로도 기록할 수 있으므로 경제적이다.

Description

광 기록 방법

본 발명은 광 기록 방법에 관한 것으로, 특히 상변화형 광디스크의 광 기록 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소거 가능형 광디스크는 대표적으로 상변화형과 광자기형 두 종류가 있다.

상변화형 광디스크는 기록용 레이저 광의 강도에 의해 형성되는 비정질과 결정질 상(phase)의 반사도 차를 이용한다.

종래의 기록 방법에는 대표적으로 마크 포지션(mark position) 기록과 마크 에지(mark edge) 기록의 두 가지 방법이 있다.

마크 포지션 기록의 경우는 높은 출력의 레이저 빔을 기록 매체에 가하여 융점 이상으로 온도가 올라 갔다가 냉각되면서 비정질 상의 마크를 형성하였을 때, "on" 또는 "1"을 나타내게 된다.

반면에 비정질 마크에 결정화 온도(crystallization temperature) 이상으로 올릴 수 있는 비교적 낮은 출력의 레이저 광을 가하면 결정화되어 "off" 또는 "0" 상태로 소거된다.

이와 같이 디지털 신호를 기록하는 방법을 마크 포지션 기록이라 한다.

한편, 마크 에지 기록은 마크 포지션 기록에 비해 기록 밀도를 높일 수 있는 방법으로, 일정한 길이의 시간을 한 유닛(unit)으로 하는 내부 클럭(clock)의 진행속에서 비정질에서 결정질 또는 결정질에서 비정질로 상이 변하여 마크의 에지를 형성할 때를 "1"로 하고, 상의 변화가 없어 에지를 형성하지 않을 때를 "0"으로 하는 방법이다.

이 경우는 유닛(unit) 시간 내에서 "1"과 "0"을 구분할 수 있어야 하기 때문에 마크 에지의 위치가 중요해진다.

이처럼, 일반적인 상변화형 광디스크를 이용한 광 기록에서는 기록시 고출력의 레이저를 이용하여 매체를 녹이는 상태까지 가기 때문에 마크의 사이즈(size)를 조절하는 것이 중요하며, 특히 마크 에지 기록의 경우에는 마크의 사이즈 조절이 더욱 중요하다.

따라서, 열의 축적에 의한 길이의 확장 등을 막기 위해 간단한 펄스의 레이저 광을 이용하기 보다는 멀티플 펄스(multiple pulse)에 의해 마크의 길이를 조절해야 하는 단점이 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 마크 포지션 기록 형태를 보여주는 도면으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 결정질의 매트릭스(matrix)에 비정질의 비트(bit)를 일정간격으로 형성시켜 기록한 것이다.

이 경우 기록 비트의 반사도 차에 의한 "1" 및 "0" 상태만 나타내게 된다.

도 1b는 도 1a의 기록 결과를 읽은 신호진폭을 보여주는 도면으로서, 신호 진폭이 높은 상태는 "1"을 나타내고 신호 진폭이 낮은 상태는 "0"을 나타낸다.

그러나, 이렇게 기록된 비트의 최소 크기는 한정되어 기록 밀도를 높이는데는 한계가 있다.

그 이유는 기록밀도는 집속된 레이저 광의 크기에 의해 결정되기 때문이다.

레이저 광은 회절을 고려하였을 때, 광원의 파장 λ와 사용렌즈의 개구수(Numerical Aperture)에 의해 결정된다.

레일리(Rayleigh) 회절 한계에 의하면 집속된 레이저 광의 직경 D = 1.22λ/NA 이나, 실제 이용할 수 있는 한계는 가우시안(Gaussian) 강도 분포를 갖는 레이저 광의 반치폭(full width at half maximum)에 해당되는 계수인 0.61로 볼 수 있다.

따라서, 마크 사이즈의 감소에 의한 기록 밀도를 높이기 위해서는 레이저의 파장을 감소시키거나 렌즈의 개구수를 증가시키면 되지만, 레이저 파장 감소에는 한계가 있고 개구수 증가는 서보(servo)의 어려움과 수차의 증가를 동반한다.

그러므로, 이러한 문제를 해결하기 위하여 다치(multi-value) 기록 방법이 개발되었다.

도 2a는 종래 기술에 따른 다치 기록을 보여주는 상변화 디스크의 단면도로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상변화 디스크 제작시 다층의 기록층을 적층하여 기록 밀도를 높였다.

즉, 하나의 기록층에만 기록되거나 또는 연속 두 개의 기록층에 기록되거나 또는 그 이상의 기록층에 연속하여 기록됨에 따라 그 반사도 차이로 인해 다치를 기록할 수 있었다.

도 2b는 도 2a의 기록 결과를 읽은 신호진폭을 보여주는 도면으로서, 신호 진폭이 다양한 형태로 나타남을 알 수 있다.

종래 기술에 따른 광 기록 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

다치의 기록을 위해서는 여러층의 기록층이 필요하므로 제조공정이 복잡하고, 공정가가 상승한다.

또한, 상변화 광디스크는 일반적으로 기판/제 1 유전체층/기록층/제 2 유전체층/반사층과 같은 4층 구조를 이루게 되는데, 이때 기록층이 비정질일 경우 반사도는 10% 이하로 상당히 낮다.

따라서, 드라이브(drive)에서 정상적인 트랙킹(tracking)을 하기 위해서는 고출력의 레이저 광을 이용하여 디스크 전체를 결정화시키는 초기화과정을 거쳐야하는데, 이때 시간과 비용을 많이 필요로 할 뿐만 아니라 마크 사이즈의 조절을 위해 필요로 했던 멀티-펄스의 기록용 레이저 광을 구현하기 위해서는 디스크 드라이브의 복잡성이 필연적이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 방법으로 기록 밀도를 향상시킬 수 있는 광 기록 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 마크 포지션 기록 형태를 보여주는 도면

도 1b는 도 1a의 기록 결과를 읽은 신호진폭을 보여주는 도면

도 2a는 종래 기술에 따른 다치 기록을 보여주는 상변화 디스크의 단면도

도 2b는 도 2a의 기록 결과를 읽은 신호진폭을 보여주는 도면

도 3a는 본 발명에 따른 다치 기록을 보여주는 도면

도 3b는 도 3a의 기록 결과를 읽은 신호진폭을 보여주는 도면

도 4a 내지 4c는 레이저 파워에 따라 기록한 기록층의 신호 진폭을 보여주는 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 광기록 매체

3 : 그루브 4 : 랜드

본 발명에 따른 광 기록 방법의 특징은 비정질상의 기록 매체에 레이저 광의 파워(power)를 변화시키면서 레이저 광을 가하여 비정질상의 기록 매체에 레이저 광의 파워에 따라 결정화된 정도가 다른 결정질상의 마크를 기록하는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 광 기록 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 대표적인 상변화 기록 재료인 Ge-Sb-Te,In-Sb-Te 또는 Ag-In-Sb-Te 합금계가 비정질에서 결정질로 상변화가 일어날 때, 결정화된 정도는 비교적 넓은 레이저 파워 영역에서 일정 시간에 비해 레이저 파워와 비례관계가 있다는데 있다.

따라서, 이를 광기록에 이용한다면, 레이저 파워에 따라 반사도가 다른 기록 마크를 형성시킬 수 있는 것이다.

도 3a는 본 발명에 따른 다치 기록을 보여주는 도면이고, 도 3b는 도 3a의 기록 결과를 읽은 신호진폭을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 랜드(land)(4) 및 그루브(groove)(3)를 갖는 기판(1)위에 비정질상의 광기록 매체(제 1 유전체층/기록층/제 2 유전체층/반사층)(2)가 형성된 광 디스크를 준비한다.

여기서, 광기록 매체(2)의 기록층은 대표적인 상변화 기록 재료인 Ge-Sb-Te, In-Sb-Te, Ag-In-Sb-Te 합금중 어느 하나로 한다.

이어, 광기록 매체(2)의 기록층에 다치(multi-value)를 기록하기 위하여 기록 레이저의 파워(power)를 4단계로 변화를 주어 레이저를 광기록 매체(2)에 가한다.

이때, 광기록 매체(2)의 기록층은 비정질상에서 결정질상으로의 상변화가 일어나는데, 이 결정질상은 레이저 파워에 따라 그 결정화되는 정도(crystallization fraction)가 다르게 나타난다.

따라서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 결정화 정도에 따라 그 기록 마크의 반사도가 차이가 나므로 다양한 신호진폭이 나타나게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 간단한 방법으로 다치 기록이 가능하다.

본 발명의 실시예에서는 4단계의 레이저 파워를 사용하였지만 그보다 더 다양한 레이저 파워를 사용함으로써 다치 기록을 할 수 있다.

도 4a 내지 4c는 레이저 파워에 따라 기록한 기록층의 신호 진폭을 보여주는 도면으로서, 도 4a는 3.5mW 인 레이저 파워로 기록하였을 때의 신호이고, 도 4b는 4mW 인 레이저 파워로 기록하였을 때의 신호이며, 도 4c는 6mW 인 레이저 파워로 기록하였을 때의 신호이다.

여기서, 광 디스크의 회전속도는 6m/s 이다.

도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 기록 레이저 파워의 증가에 비례하여 기록 마크의 반사도가 증가되고 있음을 알 수 있다.

따라서, 이러한 반사도의 증가를 몇 개의 스텝으로 이용한다면 다치 기록이 가능하게 되므로, 다치 기록이 가능한 라이트 원스(write once) 매체로도 이용할 수 있고, 리라이터블(rewritable) 매체로도 이용할 수 있다.

이와 같이, 간단한 방법으로 기록 밀도를 높일 수 있는 본 발명은 몇 가지 특징이 있다.

본 발명에서는 상변화 기록 재료를 매체로 하는 일반적인 4층 구조(기판/제 1 유전체층/기록층/제 2 유전체층/반사층)의 디스크를 이용하고, 상변화 디스크의 As-데포지티드(As-deposited) 상태인 비정질을 매트릭스(matrix)로 이용하여 결정질의 마크를 형성시킨다는 점이다.

이와 같이 비정질의 매트릭스를 이용하게 되면 종래와 같이 트래킹(tracking)을 위한 디스크 전체를 결정화시키는 초기화 과정을 거치지 않아도 된다.

그 이유는 광 디스크의 4층 중 2층을 형성하는 유전체층의 두께를 변화시키는 방법으로 디스크 전체의 반사율을 향상시킨다면 트랙킹 문제는 발생하지 않기 때문이다.

또한, 종래에는 용융을 위한 고출력의 레이저에 의해 마크 사이즈를 조절하기 위한 목적으로 멀티플 펄스(multiple pulse)의 기록 레이저가 필연적이었으나, 본 발명에서는 기록층을 결정화시킬 수 있을 정도의 낮은 출력의 기록 레이저를 사용하므로 싱글 펄스(single pulse)의 단순한 기록 레이저로도 마크 사이즈의 조절이 가능하다는 점이다.

즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기록된(결정질) 마크와 기록되지 않은(비정질) 마크의 길이를 보았을 때, 그 길이가 비슷함을 알 수 있다.

따라서, 기록 레이저의 강도가 그다지 크지 않는 본 발명은 간단한 싱글 펄스로도 마크 사이즈의 조절에는 문제가 없음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 광기록 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 2진법을 이용한 종래 방법에 비해 기록 밀도를 기본적으로 2배 이상 높일 수 있다.

둘째, 종래에 필연적이었던 멀티플 펄스에 의한 기록이 필요없고 싱글 펄스로도 기록이 가능하므로 종래와 같은 디스크 드라이브의 복잡성을 해결할 수 있다.

셋째, 비정질 매트릭스상에 결정질 마크를 기록하기 때문에 종래에 비해 낮은 기록 레이저 파워로도 기록할 수 있으므로 경제적이다.

Claims (4)

1. 비정질상의 기록 매체를 준비하는 스텝;

   상기 기록 매체에 레이저 광의 파워(power)를 변화시키면서 레이저 광을 가하여 상기 기록 매체에 레이저 광의 파워에 따라 결정화된 정도가 다른 결정질상의 마크를 기록하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 광 기록 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정질상의 마크는 결정화된 정도에 따라 반사도가 다름을 특징으로 하는 광 기록 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 광은 싱글 펄스(single pulse)를 갖는 레이저 광임을 특징으로 하는 광 기록 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기록 매체는 Ge-Sb-Te, In-Sb-Te, Ag-In-Sb-Te 합금중 어느 하나임을 특징으로 하는 광 기록 방법.