KR20100054088A - 1회 쓰기 및 다시 쓰기 가능한 특성을 지닌 광학 기록 매체 - Google Patents

1회 쓰기 및 다시 쓰기 가능한 특성을 지닌 광학 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1회 쓰기 광학 기록 매체(1)에 관한 것으로, 이 1회 쓰기 광학 기록 매체(1)는 1회 쓰기 특성 외에 다시 쓸 수 있는 특성을 가진다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 적어도 제 1 및 제 2 기록 층(R1,R2)의 물질을 합금함으로써 정보 마크(3)를 기록하기 위한 적어도 제 1 기록 하위 계층(R1)과 제 2 기록 하위 계층(R2)을 가지는 기록 층(4)을 지닌 광학 기록 매체(1)에 의해 달성되는데, 이 경우 제 1 및 제 2 기록 하위 계층(R1,R2)의 물질들은 합금된 물질이 합금된 물질의 상 변화로서 추가 데이터를 기록하기 위해 적응된 상 변화 물질이 되도록 선택된다.

Description

1회 쓰기 및 다시 쓰기 가능한 특성을 지닌 광학 기록 매체{OPTICAL RECORDING MEDIUM WITH WRITE-ONCE AND REWRITABLE PROPERTIES}
본 발명은 1회 쓰기 광학 기록 매체에 관한 것으로, 이는 1회 쓰기 특성 외에도 다시 쓰기 가능한 특성을 가진다.
종래의 기록 가능한 광학 기록 매체는 1회 쓰기 광학 기록 매체(WO-매체)와 다시 쓰기 가능한 광학 기록 매체(RW-매체)로 나누어질 수 있다. 2가지 타입 모두의 매체에 관한 복수의 기록 물질이 알려져 있다. 예컨대, WO-매체는 통상적으로 유기 염료, 금속 산화물, 및 질화물, 또는 Cu/Si 이중층(bilayer)과 같은 이중층을 사용하여 실현된다. RW-매체는 일반적으로 Ge2Sb2Te5나 Ag3In5Sb71Te21과 같은 상 변화(phase-change) 물질들을 사용하여 실현된다. 보통 단일 상 변화 층이 사용된다.
비록 상 변화 층들이 통상적으로 RW-매체를 위해 사용되지만, WO-매체를 위해서도 마찬가지로 사용될 수 있다. 예컨대, US6,841,218은 1회 쓰기 광학 기록 매 체에 관한 상 변화 물질의 2개의 인접한 기록 하위 계층의 사용법을 개시한다. 제 1 기록 하위 계층은 제 2 기록 하위 계층에 포함된 성분과 결합시킴으로써, 비결정 상태에서 더 안정한 또 다른 구성으로 변경될 수 있는 제 1 구성을 포함한다.
2개의 기록 하위 계층을 가지는 또 다른 광학 기록 매체가 US5,796,708에 나타나 있다. 정보 마크들은 광 빔을 사용하여 2개의 기록 하위 계층의 물질을 합금함으로써 매체에 기록된다.
역시 2개의 기록 하위 계층을 가지는 또 다른 광학 기록 매체가 JP 02-156435에 나타나 있다. 그 매체는 2개의 층을 가진다. 첫 번째 층은 안정한 상 변화 층이고, 1회 쓰기 층으로서의 역할을 한다. 증가된 빔 에너지를 사용하여, 첫 번째 층과 두 번째 층이 합금되어 다시 쓰기 가능한 상 변화 층을 형성한다. 다시 쓰기 가능한 영역에서 다시 쓰기 가능한 기록이 가능하게 하기 위해, 2개의 층을 합금하는 초기화 단계가 필요하다. 그 결과, 광학 기록 매체의 일부 부분들은 1회 쓰기 영역의 역할을 하는데 반해, 광학 기록 매체의 다른 부분들은 다시 쓰기 가능한 영역의 역할을 한다.
일부 응용예에서는, 동일한 영역에 다시 쓰기 가능한 특성뿐만 아니라, 1회 쓰기 특성을 가지는 광학 기록 매체를 가지는 것이 바람직하게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 적어도 부분적인 추가 다시 쓰기 가능성을 제공하는 1회 쓰기 광학 기록 매체를 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 적어도 제 1 및 제 2 기록 층의 물질을 합금함으로써 정보 마크들을 기록하기 위한 적어도 제 1 기록 하위 계층과 제 2 기록 하위 계층을 가지는 기록 층을 지닌 광학 기록 매체에 의해 달성되는데, 이 경우 적어도 제 1 기록 하위 계층과 제 2 기록 하위 계층의 물질은, 합금된 물질이 합금된 물질의 상 변화들로서 추가 데이터를 기록하기 위해 적응된 상 변화 물질이 되도록 선택된다.
본 발명에 따른 광학 기록 매체는 다시 쓰기 가능한 특성뿐만 아니라 1회 쓰기 특성을 가진다. 비록 다시 쓰기 가능성이 제한적이지만, 특별한 응용예들을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 광학 기록 매체의 제안된 구조는 주문 제작(MOD: manufacturing on demand) 상태에서 기록된 매체의 추적(tracking)과 콘텐츠 보호를 위해 추가적인 선택적 기능성을 추가하는 것을 허용한다. 특정 매체 구조들을 참조하여 아래에 더 상세한 설명이 주어진다.
기록 층은 적어도 제 1 및 제 2 기록 하위 계층으로 이루어진다. 제 1 및 제 2 기록 하위 계층의 물질들은, 그것들이 상 변화 특성들을 가지는 합금을 형성하기 위해 연소할 수 있도록 선택된다. 동시에, 물질들의 합금으로 인한 광학 콘트라스트(contrast)는 1회 쓰기 광학 기록 매체를 위한 충분한 변조를 얻기에 충분히 높을 필요가 있다.
먼저, 광학 기록 매체는 높은 반사율과 변조를 보여주는 종래의 1회 쓰기 매체와 같이 사용된다. 그런 다음, 상 변화 특성들로 인해, 그 반사율과 변조는 제 2 기록 단계에서 매체의 특정 영역들에서 감소될 수 있다. 이러한 점에서 2가지 가능성이 구별될 수 있다.
첫 번째 가능성은 변조의 감소이다. 반사율은 정상적인 데이터 판독을 방해하지 않고 약간 변경된다. 이 경우 그 반사율 변경의 주파수는 바람직하게는 합금된 마크의 형태로 저장된 HF-데이터의 주파수보다 훨씬 더 낮다. 이 경우, 특별한 드라이브가 반사율 변경을 검출할 수 있고, 따라서 이 반사율 변경을 사용하여 데이터가 기록된다. 저역 필터링은 HF-데이터 신호를 억제하고 약간의 반사율 변경을 검출하는 것을 허용한다.
이러한 메커니즘의 한 가지 응용예는 일종의 물리적 콘텐츠 보호이다. 복호화 키가 이러한 약간의 반사율 변경시 저장된다. 광학 기록 매체가 종래 기술의 광학 기록 매체와 드라이브를 사용하여 복사된다면, 이러한 복호화 키는 분실되고, 기록된 광학 기록 매체는 재생되지 않는다. 새로운 광학 기록 매체와 기록 디바이스들을 위한 새로운 펌웨어(firmware) 외에, 이러한 응용예는 복호화 키를 판독하기 위해 적응된 펌웨어와 약간 수정된 하드웨어를 지닌 재생기들을 요구한다.
두 번째 가능성은 변조의 완전한 억제이다. 반사율은 변조가 특정 영역들에 서 완전히 사라지도록 변경된다. 이 효과는 상이한 방식들로 사용될 수 있다. 일 응용예는 일시적으로 정보를 숨기는 것이다. 나중에 그 정보는 특별한 기록 절차에 의해 복구될 수 있는데, 이는 심지어 콘트라스트가 0이더라도, 그 정보가 기록 층의 마크들에서 여전히 저장되기 때문이다. 마크들의 일시적인 숨김과 복구는 비결정으로부터 결정까지 상 변화 마크들의 상태를 변경함으로써 행해지고, 그 역도 성립한다.
물론, 다른 새로운 응용예들이 미래에 안출될 수 있고, 이러한 새로운 응용예들은 제안된 광학 기록 매체의 특별한 특성들을 사용한다.
유리하게, 적어도 제 1 및 제 2 기록 하위 계층의 물질들은, 합금된 물질의 상태를 비결정으로부터 결정으로 변경하는데 필요한 기록 전력(P1)과, 결정에서 비결정으로의 합금된 물질의 상태 변경에 필요로 하는 기록 전력(P2)이 그 물질들을 합금하는데 필요로 하는 기록 전력(P3)보다 적게 되도록 선택된다. 다시 말해, 2가지 가능성 모두에 관해, 제 1 기록 공정, 즉 상이한 기록 하위 계층들을 합금하는 것을 위한 기록 전력이 상 변화 특성들을 가지는 마크들을 다시 쓸 필요가 있는 전력보다 실질적으로 더 높게 되는 식으로, 광학 기록 매체의 구조가 최적화될 필요가 있다. 이는 어떠한 데이터도 상 변화 기록 공정 동안 추가적인 합금에 의해 파괴되지 않는다는 것을 보장한다.
유리하게, 비결정으로부터 결정으로 합금된 물질의 상태를 변경하는데 필요로 하는 기록 전력(P1)은, 결정으로부터 비결정으로 합금된 물질의 상태를 변경하는데 필요로 하는 기록 전력(P2)보다 적다. 이는 상 변화 기록 매체에 관한 전형적 인 강제 사항이다.
유리하게, 기록 공정은 '하이-투-로우(High-to-Low)' 공정이다. 이 경우, 기록된 마크들의 반사율은 더 낮고, 따라서 흡수율은 더 높다. 위에서 설명된 변조 감소를 위해서, 이후 마크들의 다시 쓰기 공정 동안 높은 반사율과 낮은 흡수율을 가지는 랜드(land) 영역에 의한 것보다 마크들에 의해 더 많은 열이 흡수되는 것이 쉽게 보장된다. 그런 다음, 상 변화 영역들의 상태와는 독립적으로, 제 1 단계에서 기록된 정보는 다시 쓰기 공정 동안 변경되지 않은 채로 남아 있는다. 이 상황은 변조 억제를 위해 상이한데, 이는 일단 변조가 완전히 사라지도록 반사율이 변경되면, 흡수는 마크들과 랜드 영역에 관해 거의 동일하기 때문이다. 하지만, 심지어 상 변화 상태를 변경하기 위해 필요한 전력이 물질들을 합금하기 위한 전력보다 훨씬 더 낮은 식으로 층 스택(stack)을 디자인하는 것이 가능하다.
예컨대, 높은 기록 속도 및/또는 짧은 기록 펄스들을 지닌 적절한 쓰기 전략은, 상 변화 마크들의 상태가 합금 직후 비결정이라는 것을 보장한다. 그런 다음 추가적인 기록 단계는 비결정에서 결정으로 상 변화 마크들의 상태를 변경하는 것을 허용한다.
유리하게, 기록 층은 각각 3개의 물질(M1,M2,M3)로 이루어지는 제 1, 제 2, 및 제 3 기록 하위 계층을 포함한다. 물질들의 유리한 구성은 M1=Ag, M2=AgInTe2, 및 M3=Sb70Te30이다. 이 경우, 각각의 하위 계층의 두께는 연소된 합금이 Ag12In4Sb55Te29에 가깝게 되도록 조정될 수 있다. 특히 AgInTe2의 양은 바람직하게는 Ag의 양의 본질적으로 1.7배이고, Sb70Te30의 양은 바람직하게는 Ag의 양의 본질적으로 9.2배이다. 각각의 층의 대응하는 두께는 요소들인 Ag, In, Sb, Te의 평균 원자 직경으로 계산될 수 있다.
이러한 물질 구성으로 높은 반사율과 변조 값들이 달성된다. 예컨대, 650㎚의 파장에서 0.5의 반사율과 0.7의 최대 변조가 계산되었다. 실습에서는 변조가 교차-쓰기(cross-writing)에 의해 야기된 지터(jitter) 증가와 변조 사이의 균형(trade-off)으로 인해 약간 더 작다. 나아가, 초점이 맞추어진 빔으로 측정된 반사율은 평행 빔 반사율보다 약간 더 적고, 이는 도면들을 참조하여 아래에 논의되는 계산에서 가정된다. 하지만, 반사율-변조 곱은 DVD(Digital Versatile Disc)에 적용 가능한 규격들을 충족시키기에 충분하다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명에 따른 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 방법은
- 광 빔으로 광학 기록 매체를 조명하는 단계;
- 광학 기록 매체에 의해 반사된 광 빔으로부터 데이터를 검출하는 단계; 및
- 합금된 마크를 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 합금된 물질의 상 변화를 사용하여 기록된 데이터 신호를 분리하는 단계를
가진다.
이 방법은 합금된 마크들을 사용하여 기록된 데이터와, 합금된 물질의 상 변화들을 사용하여 기록된 데이터 모두를 검색하는 것을 허용한다.
위 방법은 본 발명에 따른 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 장치에서 유리하게 구현된다.
특히, 이 장치는 광 빔으로 광학 기록 매체를 조명하기 위한 광원과, 광학 기록 매체에 의해 반사된 광 빔으로부터 데이터를 검출하기 위한 검출기, 및 합금된 마크들을 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 합금된 물질의 상 변화들을 사용하여 기록된 데이터 신호를 분리하기 위한 저역 필터를 가진다.
유리하게, 복호화 키는 합금된 물질의 상 변화들을 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 검색된다. 이러한 식으로, 기록된 데이터의 물리적인 콘텐츠 보호가 위에서 이미 논의된 바와 같이 쉽게 구현될 수 있다.
유사하게, 본 발명에 따른 광학 기록 매체에 데이터를 기록하는 방법은
- 기록 하위 계층의 물질들을 합금하는데 필요로 하는 기록 전력(P3)을 가지는 광 빔으로 광학 기록 매체를 조명함으로써 합금된 마크를 사용하여 광학 기록 매체에 데이터를 기록하는 단계와;
- 합금된 물질의 상태를 비결정으로부터 결정으로 또는 결정으로부터 비결정으로 변경하는데 필요로 하는 기록 전력을 가지는 광 빔으로 광학 기록 매체를 조명함으로써, 합금된 물질의 상 변화를 사용하여 광학 기록 매체에 데이터를 기록하는 단계를
가진다. 이 방법은 추가 데이터를 저장하기 위해 광학 기록 매체의 다시 쓰기 가능한 특성을 사용한다.
위 방법은 본 발명에 따른 광학 기록 매체에 데이터를 기록하는 장치에서 유 리하게 구현된다.
역시 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명에 따른 광학 기록 매체를 작동시키는 방법은 레이저 방사 또는 열 처리에 의해 비결정으로부터 결정으로 기록된 마크의 상태를 변경함으로써, 합금된 물질의 반사율 및/또는 변조를 증가시키는 단계를 가진다. 이러한 식으로, 추가적인 보안 특징을 구현하기 위해, 광학 기록 매체의 다시 쓸 수 있는 특성들이 사용된다. 작동 없이는 정상적인 재생 장치에서 광학 기록 매체에 기록된 데이터를 검색하는 것이 가능하지 않다.
이제, 더 나은 이해를 위해 본 발명이 도면을 참조하여 후속하는 설명에서 더 상세히 설명된다. 본 발명은 이러한 예시적인 실시예에 국한되지 않고, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 규정된 특징들이 또한 유리하게 결합 및/또는 수정될 수 있음이 이해된다.
본 발명을 이용함으로써, 1회 쓰기 특성 외에도 다시 쓰기 가능한 특성을 사용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 기록 매체(1)의 구조를 예시한다. 도 1의 좌측 부분인 a)와 우측 부분인 b)에서, 그 구조가 각각 마크(3)를 기록하기 전과 마크(3)를 기록한 후가 보여진다. 기록 매체는 제 1 기록 하위 계층(R1), 제 2 기록 하위 계층(R2), 및 제 3 기록 하위 계층(R3)으로 이루어지는 기록 층(4)을 가진다. 기록 하위 계층(R1,R2,R3)은 2개의 유전체 층(D1,D2) 사이에 끼워져 있다. 제 1 유전체 층(D1) 위에는 기판이나 커버 층(S)이 배치된다. 제 2 유전체 층(D2) 아래에는 미러 층(ML:mirror layer)이 있다. 높은 전력의 레이저 펄스(2)로 기록하는 동안, 기록된 마크(3)가 합금에 의해 형성된다. 기록 후 기록된 마크(3)의 상태는 비결정이다. 물론, 2개 또는 3개 초과의 기록 하위 계층만을 사용하는 것이 마찬가지로 가능하다.
광학 기록 매체(1)의 구조의 2가지 예가 아래에 더 상세히 논의된다. 이 예들은 650㎚의 파장에 적응된다. 물론, 본 발명은 또한 CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc), HD-DVD(High Density Digital Versatile Disc), 또는 BD(Blu-ray Disc) 등에 관해 적합한, 예컨대 405㎚의 다른 파장들에 관해서 실현될 수 있다. 다음 물질들은 반사율과 변조의 계산을 위해 사용된다.
·Ag
·AgInTe2
·Sb70Te30
이 경우, 기록된 마크들의 올바른 구성(대략 Ag12In4Sb55Te29)에 도달하기 위해, AgInTe2의 두께가 Ag의 두께의 1.51배가 되고, Sb70Te30의 두께가 Ag의 두께의 8.2배가 될 필요가 있다. 633㎚와 650㎚ 사이의 파장에서 굴절률의 실수 부분(n)과 허수 부분(k)에 관한 값들은 측정으로부터 유도되거나 문헌([1]M.M.El-Nahass 등: "Structural and optical properties of flash evaporated AgInTe thin films", Eur. Phys. J. Appl. Phys. 35(2006), pp.75-83; [2]Y.C. Her 등: "Effects of Ag and In addition on the optical properties and crystallization kinetics of eutectic Sb 70 Te 30 phase - change recording film", J. Appl. Phys. 93(2003), pp. 10097-10103)으로부터 검색되고, 아래 표 1에 요약된다. 더 나아가, 모든 물질은 스퍼터링(sputtering) 후 비결정 상태에 매우 가깝다고 합리적으로 가정될 수 있다.
물질 비결정/결정 파장[㎚] n k 소스
Ag 침전된 대로 633 0.092 4.2 측정된
AgInTe2 침전된 대로 650 3.64 0.28 [1]
어닐링된 650 3.58 0.20 [1]
Sb70Te30 비결정 650 3.7 2.6 [2]
결정 650 4.6 4.8 [2]
Ag12In4Sb55Te29 비결정 650 4.17 1.86 [2]
결정 650 3.07 3.66 [2]
표 1: 관련된 굴절률들
본 발명에 따른 광학 기록 매체(1)의 제 1 예시적인 구조는 아래 표 2에 요약된다. 이 구조의 목적은 변조의 감소이다.
층 물질 두께[㎚]
D1 ZnS-SiO2 80
R1 Ag 2-7
R2 Sb70Te30 17-60
R3 AgInTe2 3-11
D2 ZnS-SiO2 98
ML Ag-합금 100
최대 R ×M 0.37
표 2: 제 1 예시적인 구조
평행 빔 반사에 관한 알고리즘들에 기초한 계산은, 제안된 층 구조와 물질들에 관해, 2개의 물질의 합금으로 인한 반사율 변화가 기록 가능한 광학 기록 매체에서의 적용에 관해 충분하다는 것을 나타낸다.
도 2는 Sb70Te30 하위 계층의 두께에 의존하는 평행 빔 반사율에 관한 계산된 값들을 보여준다. 실선(R1s)은 기록 전의 반사율을, 긴 점선의(long-dashed) 곡선(R2s)은 기록 후의 반사율(비결정)을, 짧은 점선의(short-dashed) 곡선(R2s2)은 기록된 물질의 결정 상태에 관한 반사율을 보여준다.
도 3은 SbTe 하위 계층의 두께에 의존하는 평행 빔에 관한 반사율(R), 변조(M), 및 반사율-변조 곱(R ×M)에 관한 계산된 값들을 보여준다. 이 경우 RH는 DVD(Digital Versatile Disk)의 R14H에 대응하는 가장 높은 반사율을 나타낸다. AgInSbTe의 상태는 비결정이다. 최대 반사율-변조 곱(R ×M)은 SbTe 하위 계층 두께가 46㎚일 때 도달된다.
도 2와 도 3에 도시된 것처럼, 기록 후의 반사율, 즉 기록된 마트(3)의 반사율은 크게 감소하고, R=0.5와 M=0.6보다 높은 반사율과 변조 값들이 도달될 수 있다. 광학 기록 매체(1)의 구조는 R,M, 및 곱(R ×M)에 관해 최적화되었다. R ×M에 관한 최대 값은 약 0.37에 도달하고, 이 0.37은 DVD에 관해 규정된 값보다 훨씬 더 크다(R ×M>0.27). 초점이 맞추어진 빔으로 인한 R과, 최적의 기록 전력으로 인한 M의 작은 감소가 고려되면, 남은 값들이 충분하다.
다음 단계에서는, 반사율과 변조가 동일한 두께에 관해서, 하지만 기록된 마크들에 관한 결정 상태로 계산된다. 그 결과는 도 4에 도시되어 있고, 이 도 4는 SbTe 하위 계층의 두께에 의존하는 평형 빔을 위한 R,M, 및 R ×M에 관한 계산된 값들을 예시한다. 더 높은 반사율을 지닌 상부 곡선은 도 2에서와 동일하다. 하지만, 34㎚보다 높은 SbTe 하위 계층의 두께에 관해서는, 변조가 감소된다. 이는 기록된 마크들의 결정 상태에 관해 약간 더 높은 반사율 값들로 인한 것이다. 최대 반사율은 앞에서와 동일하지만, SbTe 하위 계층의 특정 두께 범위에 관해서는 변조가 감소된다. 예컨대, 40㎚의 두께에 관해서는, 변조가 AgInSbTe의 비결정 상에 관한 0.61에 비해 0.37이다.
다시 말해, SbTe 하위 계층의 두께가 40㎚라면, 제 1 기록 직후의 변조는 약 0.61이다. 비결정으로부터 결정으로의 변경 후, 변조는 0.37로 감소한다. SbTe 하위 계층의 두께에 따라, 변조에 있어서의 더 강한 변경이 달성될 수 있거나, 그 두께가 34㎚ 아래로 감소하면, 변조 변경이 반전될 수 있다. 그러한 경우 기록 후 변조는 낮고(비결정 상태에 대응하는), 제 2 단계(결정 공정)에 의해 증가될 수 있다. 예컨대, SbTe 하위 계층의 두께가 30㎚라면, 제 1 기록 직후의 변조는 약 0.25이다. 비결정으로부터 결정으로의 변경 후, 그 변조는 0.4로 증가한다. 이는 그 두께가 요구된 반사율과 변조 값들이 달성되는 식으로 조정될 수 있다는 것을 예증한다.
아래의 표 3은 SbTe 하위 계층의 상이한 두께들과, 기록된 마크들의 상이한 상태들(비결정, 결정)에 관한 반사율과 변조 값들을 보여준다. R ×M에 관한 최대값은 46㎚의 SbTe 하위 계층의 두께로 약 0.37에 도달한다(0.48 ×0.78=0.37).
Ag의 두께[㎚] 3.7 4.3 4.9 5.6 6.1 6.7
SbTe의 두께[㎚] 30.1 35.1 40 46 50 54.9
AgInTe의 두께[㎚] 5.5 6.5 7.4 8.5 9.2 10.1
높은 반사율(기록되지 않은) 0.587 0.592 0.554 0.479 0.429 0.381
낮은 반사율의 비결정 0.442 0.333 0.212 0.105 0.067 0.051
변조 비결정 0.247 0.438 0.617 0.781 0.845 0.866
낮은 반사율의 결정 0.352 0.360 0.349 0.328 0.315 0.303
변조 결정 0.400 0.392 0.370 0.315 0.266 0.205
최대 R ×M 0.374
표 3: 반사율과 변조 값들
기록 직후, AgInSbTe로 형성되는 마크들은 높은 피크 전력(P3)을 지닌 짧은 펄스들을 사용하는 기록 공정으로 인해 비결정 상태에 있다. 반사율과 변조 값들은 도 2(긴 점선으로 된 곡선)와 도 3에 도시되어 있다. 더 긴 펄스들이나, 더 낮은 피크 전력(P1)을 지닌 일정한 레이저 복사선을 인가함으로써, 마크들의 상태는 비결정에서 결정으로 변경되고, 이는 도 2(짧은 점선으로 된 곡선)와 도 4에 도시된 반사율과 변조 값들을 초래한다. 이후, 평균 피크 전력(P2)과 데이터의 클록 주파수보다 높은 펄스 주파수를 지닌 짧은 펄스들을 인가함으로써, 마크들은 비결정 상태로 다시 바뀔 수 있다. 대안적으로, 높은 회전 속도에서 일정한 레이저 전력을 인가함으로써, DC 비결정화(amorphization)가 사용될 수 있다.
기록 전력들을 위한 조건은 다음과 같다.
P1<P2<P3
제 1 조건(P1<P2)은 알려진 다시 쓰기 가능한 매체에 관한 것과 동일하다. 제 2 조건(P2<P3)은 기록된 데이터를 파괴(즉, 삭제)할 기록 하위 계층들(R1,R2,R3)의 추가적인 합금을 회피하기 위해 필요하다. 이 예에서, 이는 쉽게 달성될 수 있는데, 이는 결정 기록된 마크들의 반사율이 여전히 기록되지 않은 영역의 반사율보다 낮기 때문이다. 따라서, 결정 기록된 마크들의 흡수율은 기록되지 않은 영역의 흡수율보다 높다. 이는 비결정 상태와 결정 상태 사이의 이러한 스위칭이나 그 반대의 스위칭에 관해, 심지어 P3에 가까운 레이저 전력(P2)을 지닌 채널 데이터의 지식 없이 레이저 펄스들이 인가될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 광학 기록 매체(1)의 제 2 예시적인 구조가 아래 표 4에 요약된다. 이 구조의 목적은 변조의 역의(reversible) 완전한 억제이다.
층 물질 두께[㎚]
D1 ZnS-SiO2 7
R1 AgInTe2 4-9
R2 Ag 3-6
R3 Sb70Te30 22-50
D2 ZnS-SiO2 105
ML Ag-합금 100
최대 R ×M 0.29
표 4: 제 2 예시적인 구조
도 5는 SbTe 하위 계층의 두께에 따른 평행 빔 반사율에 관한 계산된 값들을 보여준다. 실선 곡선은 기록 전의 반사율을 보여주고, 긴 점선으로 된 곡선은 기록 후(비결정)의 반사율을 보여주며, 짧은 점선으로 된 곡선은 기록된 물질의 결정 상태에 관한 반사율을 보여준다.
도 6은 SbTe 하위 계층의 두께에 따른 평행 빔에 관한 반사율(R), 변조(M), 및 반사율-변조 곱(R ×M)에 관한 계산된 값들을 보여준다. 이 경우, RH는 DVD(Digital Versatile Disk)의 R14H에 대응하는 가장 높은 반사율을 나타낸다. AgInSbTe의 상태는 비결정이다.
도 7은 SbTe 하위 계층의 두께에 따른 평행 빔에 관한 반사율(R), 변조(M), 및 반사율-변조 곱(R ×M)에 관한 계산된 값들을 보여준다. AgInSbTe의 상태는 결정이다. 42.5㎚의 두께에서, 변조가 완전히 억제된다. 최대 반사율은 27.3㎚의 아래라는 점을 제외하고는 이전과 같고, 이 경우 기록된 마크들의 반사율은 42.5㎚의 위라는 점을 제외하고는 초기 상태보다 높으며, 이 경우 최대 반사율은 비결정으로부터 결정으로의 변경으로 인해 증가한다.
하위 계층들의 두께는, 기록된 마크들의 결정 상태를 위한 변조가 SbTe 하위 계층의 하나 이상의 두께에서 사라지는 식으로 조정된다. 도 5와 도 7에 도시된 것처럼, 0의 변조가 실선의 높은 반사율 곡선이 기록된 마크들의 결정 상태에 관한 짧은 점선으로 된 반사율 곡선과 교차하는 SbTe 하위 계층의 두께에 도달된다. 다음에는 42.5㎚의 두께에서의 교차점이 논의된다. 42.5㎚의 두께에서 기록 후의 변조는 약 0.6이다. 도 6으로부터 볼 수 있는 것처럼, 반사율-변조 곱(R ×M)은 기록된 마크들의 비결정 상태에 관해 약 0.3이다.
제 1 예에서처럼, 기록 직후, AgInSbTe로 형성되는 마크들은 높은 피크 전력(P3)을 지닌 짧은 펄스들을 사용하는 기록 공정으로 인해 비결정 상태에 있다. 반사율과 변조 값들이 도 5(긴 점선으로 된 곡선)와 도 6에 도시되어 있다. 더 긴 펄스들이나, 더 긴 피크 전력(P1)을 지닌 일정한 레이저 방사를 인가함으로써, 마크들의 상태가 비결정에서 결정으로 변경되고, 이로 인해 도 5(짧은 점선으로 된 곡선)와 도 7에 도시된 반사율과 변조 값들이 나타난다. 그런 다음, 평균 피크 전력(P2)과 데이터의 클록 주파수보다 높은 펄스 주파수를 지닌 짧은 펄스들을 인가함으로써, 마크들이 비결정 상태로 다시 바뀔 수 있다. 대안적으로, DC 비결정이 높은 회전 속도로 일정한 레이저 전력을 인가함으로써 사용될 수 있다.
기록 전력들을 위한 조건은 다음과 같다.
P1<P2<P3
제 1 예시적인 구조에 관해 위에서 이미 논의된 것처럼, 제 1 조건(P1<P2)은 알려진 다시 쓰기 가능한 매체에 관한 것과 동일하다. 제 2 조건(P2<P3)은 기록 하위 계층들(R1,R2,R3)의 추가적인 합금을 회피하기 위해 필요하다. 제 1 예시적인 구조와 비교시, 전력(P2)이 더 높을 필요가 있는데, 이는 결정 기록된 마크들의 반사율이 더 높고 따라서 그 흡수율이 더 낮기 때문이다. 이는 비결정 상태와 결정 상태 사이와 결정 상태와 비결정 상태 사이의 이러한 바뀜에 있어서, 레이저 펄스들이 채널 데이터의 지식 없이, 하지만 이전 예에서보다 조건(P2<P3)을 더 엄격하게 유지하면서 레이저 펄스들이 인가될 수 있다는 것을 의미한다.
위에서 논의된 2가지 예 모두에 있어서, SbTe 하위 계층에서의 물질의 상태가 마크들 사이의 기록되지 않은 영역들에서 비결정(침전된 바와 같은)으로부터 부분적인 결정으로 변경된다는 사실이 일어날 수 있다. 하지만, 이는 그 결과로 생기는 반사율과 변조 값들에 오직 매우 제한된 방식으로 영향을 미치게 된다. 도 8은 SbTe 하위 계층의 두께에 따라 평행한 빔 반사율에 관한 계산된 값들을 보여준다. 실선 곡선은 기록 전의 반사율을 보여주고, 긴 점선으로 된 곡선은 기록 후(비결정)의 반사율을 보여주며, 짧은 점선으로 된 곡선은 기록 전, 하지만 SbTe 하위 계층의 결정 상태를 지닌 반사율을 보여준다. 계산을 위해 사용된 층 스택은 표 2에 도시된 것, 즉 제 1 예시적인 구조이다. 이해되는 바와 같이, 2개의 예에 관해 설명된 효과들은 이 변경에 의해 억제되지 않는다. 짧은 점선으로 된 곡선은 실선 곡선에 비해 약간 변경된다. 특히, 가장 높은 변조를 주는 46㎚의 두께에 있어서는, 그 차이가 매우 작다.
본 발명에 따른 광학 기록 매체(1)에서 데이터를 판독하고/판독하거나 데이터를 기록하기 위한 장치(20)가 도 9에 개략적으로 예시된다. 제어기(6)에 의해 제어되는 레이저 다이오드(5)는 시준기 렌즈(7)에 의해 시준되는 선형적으로 편광시킨 광 빔(2)을 방출한다. 시준된 광 빔(2)은 편광 빔 분할기(8)와 1/4파 플레이트(9)를 통과하고, 이 1/4파 플레이트(9)는 광 빔(2)이 대물 렌즈(10)에 의해 광학 기록 매체(1) 위에 초점이 맞추어지기 전에, 광 빔(2)을 원형으로 편광된 광 빔(2)으로 변환한다. 광학 기록 매체(1)에 의해 반사된 광 빔(11)은 대물 렌즈(10)에 의해 시준되고, 1/4파 플레이트(9)를 통과하며, 이 1/4파 플레이트(9)는 반사된 광 빔(11)을 선형 편광된 광 빔(11)으로 변환한다. 1/4파 플레이트(9)로 인해, 반사된 광 빔(11)의 편광 방향은 초기 광 빔(2)의 편광 방향에 수직이다. 그러므로 반사된 광 빔(11)은 초점 맞춤 렌즈(12) 쪽으로 편광 빔 분할기(8)에 의해 편향되고, 이 경우 초점 맞춤 렌즈(12)는 반사된 광 빔(11)의 초점을 검출기(13) 위에 맞춘다. 제 1 평가 회로(16)가 합금된 마크들을 사용하여 기록된 데이터 신호를 얻기 위해, 검출기(13)에 의해 얻어진 신호들을 평가한다. 저역 필터(14)가 합금된 마크들을 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 합금된 물질의 상 변화들을 사용하여 기록된 데이터 신호를 분리한다. 제 2 평가 회로(15)는 합금된 물질의 상 변화들을 사용하여 기록된 데이터 신호를 얻기 위해 저역 필터(14)에 의해 송신된 신호를 평가한다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 기록 매체의 구조를 예시하는 도면.
도 2는 제 1 매체 구조에 관한 평행 빔 반사율을 위해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 3은 기록된 합금의 비결정 상태에 관한 평형 빔 반사율, 변조 및 반사율-변조 곱에 관해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 4는 기록된 합금의 결정 상태에 관한 평형 빔 반사율, 변조 및 반사율-변조 곱에 관해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 5는 제 2 매체 구조에 관한 평행 빔 반사율을 위해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 6은 기록된 합금의 비결정 상태에 관한 평형 빔 반사율, 변조 및 반사율-변조 곱에 관해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 7은 기록된 합금의 결정 상태에 관한 평형 빔 반사율, 변조 및 반사율-변조 곱에 관해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 8은 하나의 기록 하위 계층의 결정 상태를 고려하는 제 1 매체 구조에 관한 평행 빔 반사율을 위해 계산된 값들을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 것 및/또는 광학 기록 매체에 데이터를 기록하기 위한 장치를 개략적으로 예시하는 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 광학 기록 매체 2: 광 빔
3: 기록된 마크 4: 기록 층
5: 레이저 다이오드 6: 제어기
7: 시준기 렌즈 8: 편광 빔 분할기
9: 1/4파 플레이트 10: 대물 렌즈
11: 광 빔 12: 초점 맞춤 렌즈
13: 검출기 14: 저역 필터
15: 제 2 평가 회로 16: 제 1 평가 회로

Claims (15)

  1. 적어도 제 1 및 제 2 기록 층(R1,R2)의 물질을 합금함으로써 정보 마크(mark)(3)를 기록하기 위한 적어도 제 1 기록 하위 계층(sublayer)(R1)과 제 2 기록 하위 계층(R2)을 가지는 기록 층(4)을 지닌 광학 기록 매체(1)에 있어서,
    적어도 제 1 및 제 2 기록 하위 계층(R1,R2)의 물질들은, 합금된 물질이 합금된 물질의 상 변화(phase change)로서 추가적인 데이터를 기록하기 위해 적응된 상 변화 물질이 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    합금된 물질은 "하이-투-로우(High-to-Low)" 물질인, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 제 1 및 제 2 기록 하위 계층(R1,R2)의 물질들은, 비결정에서 결정으로의 합금된 물질의 상태 변경에 필요로 하는 제 1 기록 전력(P1)과, 결정에서 비결정으로의 합금된 물질의 상태 변경에 필요로 하는 제 2 기록 전력(P2)이 그 물질들을 합금하는데 필요로 하는 제 3 기록 전력(P3)보다 적게 되도록 선택되는, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  4. 제 3항에 있어서,
    비결정에서 결정으로의 합금된 물질의 상태를 변경하는데 필요로 하는 제 1 기록 전력(P1)은, 결정에서 비결정으로의 합금된 물질의 상태 변경에 필요로 하는 제 2 기록 전력(P2)보다 적은, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    합금된 물질의 상태 변경은 변조의 감소 또는 억제를 초래하는, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    기록 층(4)은 3개의 기록 하위 계층(R1,R2,R3)을 가지는, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  7. 제 6항에 있어서,
    3개의 기록 하위 계층(R1,R2,R3)은 각각 AgInTe2, Ag, 및 Sb70Te30으로 이루어지는, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    복호화 키가 합금된 물질의 상 변화를 사용하여 광학 기록 매체(1)에 기록되는, 기록 층을 지닌 광학 기록 매체.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 광학 기록 매체(1)로부터 데이터를 판독하는 방법으로서,
    - 광 빔(2)으로 광학 기록 매체(1)를 조명하는 단계;
    - 광학 기록 매체(1)에 의해 반사된 광 빔으로부터 데이터를 검출하는 단계(1); 및
    - 합금된 마크(3)를 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 합금된 물질의 상 변화를 사용하여 기록된 데이터 신호를 분리하는 단계를
    가지는, 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 방법.
  10. 제 12항에 있어서,
    합금된 물질의 상 변화를 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 복호화 키를 검색하는 단계를 더 가지는, 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 광학 기록 매체(1)로부터 데이터를 판독하는 장치(20)로서,
    광 빔(2)으로 광학 기록 매체(1)를 조명하기 위한 광원(5)과, 광학 기록 매체(1)에 의해 반사된 광 빔으로부터 데이터를 검출하기 위한 검출기(13)를 지닌, 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 장치(20)에 있어서,
    상기 장치(20)는 광학 기록 매체(1)로부터 데이터를 판독하기 위해 제 9항 또는 제 10항에 따른 방법을 수행하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 장치(20)는 합금된 마크(3)를 사용하여 기록된 데이터 신호로부터 합금된 물질의 상 변화를 사용하여 기록된 데이터 신호를 분리하기 위한 저역 필터(14)를 포함하는, 광학 기록 매체로부터 데이터를 판독하는 장치.
  13. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 광학 기록 매체(1)에 데이터를 기록하는 방법으로서,
    - 기록 하위 계층(R1,R2,R3)의 물질들을 합금하는데 필요로 하는 기록 전력(P3)을 가지는 광 빔(2)으로 광학 기록 매체(1)를 조명함으로써 합금된 마크(3)를 사용하여 광학 기록 매체(1)에 데이터를 기록하는 단계와;
    - 결정으로부터 비결정으로 합금된 물질의 상태를 변경하는데 필요로 하는 제 2 기록 전력(P2)을 가지거나, 비결정으로부터 결정으로 합금된 물질의 상태를 변경하는데 필요로 하는 제 1 기록 전력(P1)을 가지는 광 빔(2)으로 광학 기록 매체(1)를 조명함으로써, 합금된 물질의 상 변화를 사용하여 광학 기록 매체(1)에 데이터를 기록하는 단계를
    가지는, 광학 기록 매체에 데이터를 기록하는 방법.
  14. 광 빔(2)으로 광학 기록 매체(1)를 조명하는 광원(5)을 지닌, 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 광학 기록 매체(1)에 데이터를 기록하는 장치(20)에 있어서,
    상기 장치는 광학 기록 매체(1)에 데이터를 기록하기 위해 제 13항에 따른 방법을 수행하도록 적응되는 것을 특징으로 하는, 광학 기록 매체에 데이터를 기록하는 장치.
  15. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 광학 기록 매체(1)를 작동시키는 방법으로서,
    레이저 방사 또는 열 처리에 의해 비결정으로부터 결정으로 기록된 마크(3)의 상태를 변경함으로써, 합금된 물질의 반사율 및/또는 변조를 증가시키는 단계를 가지는, 광학 기록 매체를 작동시키는 방법.
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