TW200302468A - On-groove recordation type optical disc - Google Patents

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TW200302468A TW091137058A TW91137058A TW200302468A TW 200302468 A TW200302468 A TW 200302468A TW 091137058 A TW091137058 A TW 091137058A TW 91137058 A TW91137058 A TW 91137058A TW 200302468 A TW200302468 A TW 200302468A
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Description

200302468 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容 '實施方式及圖式簡單說明） 【明戶斤屬4貝3 發明領域 本發明係有關寫一次型光碟。
H iltr U 發明背景 通常習知寫一次光碟如CD-R(可錄式）及DVD-R具有如 下結構。透明樹脂基板於基板之一表面有導槽。於此表面 上，藉旋塗施用有機染料。然後例如金、銀（或銀合金）及 10 鋁（或鋁合金）製成之有機反射層成形於有機染料層上。最 後，如紫外光硬化樹脂之保護層（稱作為「蓋層」）施加於 有機反射層上。為了記錄資訊於具有此種結構之光碟，供 資訊記錄用之雷射束輻射至該基板側。雷射束分解有機毕 15 層 料，造成折射率改變。雷射束產生的熱也崎變導槽及反射 曰、。果小杌八成形於光碟上作為被記錄的資訊。 晚近已經發展出下一代 代了錄式先碟糸統（稱作為Γ DVR」或「dvr-誃，会处、^ mm 靖(數位影音光碟記錄 …’、雷射用作為供資訊記錄與 採用具有之先源且 厚约㈣f物鏡。DVR蓋層 肖右糸輕射至蓋層侧。如此阻止當使用 影響°如此又 六〜欢直徑之物鏡時诰 資訊於.光 記錄密度：K而π , Μ -r-iW- .Ά:.: 習知盡 如 及 20 V- 200302468 玖、發明說明 DVD-R光碟），由·R光碟之雷射束㈣方向不同。如 此於DVm碟之樹脂基板上成形各層之積聚方向係斑 ⑶-R及剛奴積聚方向相反。如此㈣稱作為「反向 堆疊」結構。此外，DVR_R光碟f要介㈣護層來保護有 機染料層’於蓋層形成期間有機染料層不接觸未硬化的紫 外光硬化樹脂。t外光硬化樹脂形成蓋層。如此靖财 碟之結構及製法係與CD-R光碟及DVEUR光碟不同。 由刖文可知，DVR-R光石茱需使用特別適合用於〇^ 光碟之材料及結構製造。 10 t明内容】 發明概要 本發明之一目的係提供一種DVR-IU^，其有較小的記 錄記號（印記）俾達成大量記錄。 根據本發明之一方面，提供一種光碟，包含：-樹脂 基板，具有溝槽於其一表面上；一反射層，其係形成於該 樹脂基板表面上方，讓反射層具有對應於溝槽之凹凸形狀 ;一特性可改變層，其係成形於反射層上方，該特性可改 變層之光學特性於照射光束時改變；一透光保護層，其係 成形於該特性可改變層上方；以及一透光蓋層，其係成形 2〇於該保護層上方供密封該反射層、特性可改變層及保護層 至樹脂基板，其中至少於光束照射至光學特性可改變層之 凸部時，於光學特性可改變層之光學特性改變後，樹脂基 板硬度係大於蓋層硬度。 當光束照射至特性可改變層時，特性可改變層畸變。 200302468 玖、發明說明 因基板比蓋層硬，故當特性可改變層崎變時，基板崎變比 盖層少。因此可以高密度記錄資訊於光碟溝槽間之凸部。 當光束照射至凸部時，特性可改變層之凸部產熱。光 碟可配置為，朝向保護層之傳熱數量係大於朝向反射層之 5 傳熱。 圖式簡單說明 第1A圖顯示根據本發明之第一具體實施例，光碟之示 意透視圖； 第1B圖顯#第1A圖所示光碟沿光碟半徑所取之剖面 !〇圖； 第1C圖顯示第1B圖所示有機染料層及鄰近各層之放 大剖面圖； 第2A圖顯示DVR-R碟之剖面圖，顯示當記錄資訊時 DVR-R碟各層之畸變； 5 第2B圖係類似第2A圖，顯示於不同DVR-R碟之各層 之畸變； 第3A圖顯示DVR-R碟之剖面圖，顯示當記錄資訊時出 現串寫；以及 第3B圖顯示可防止串寫之不同dvr_r碟之剖面圖。 20 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 芩照第1A至1C圖，說明根據本發明之第一具體實施 例之DVR-R碟。 光碟（DVR_IU|)8包括樹脂基板1〇，樹脂基板1〇係由巨 200302468 玖、發明說明 刀子材料如聚碳酸酯及聚烯製成。複數個溝槽12成形於基 板10下表面（換言之記錄資訊的表面）上。溝槽記錄資訊執 介於溝槽間。 本具體實施例中，溝槽12晃動而界定記錄於光碟上之 5資料位址（或提供位址資訊）。特定言之，溝槽間之凸部（ 換言之陸地16)隨著晃動而成形，且資料係記錄於形成於 陸地16上的纪錄層。此種記錄架構稱作為「溝槽上記錄」。 如由第ic圖最明白顯示，反射層13成形於溝槽12上方 。反射層13之材料例如為在呂、銘合金、銀或銀合金。因此 10 薄反射層有高反射比。 有機染料層Μ施用於反射層13上方。有機心例如係 經由旋塗有機染料製成。因溝槽上記錄架構採用於本具體 實施例’故有機染料層14於溝槽12間之陸㈣上方必須具 有足夠厚度。 ' ^ 示，當有機染料係藉旋塗法施用於溝 溝槽之有機染料厚度對陸地16之有機染料厚度 須具有30奈米厚度才 通常如第1C圖所示 槽表面時，溝槽之有搆
能充分記錄該，則於陸地16之有機染料層厚度為30奈米 而溝槽之有機染料層厚度為約45·6〇奈米
200302468 玖、發明說明 11之紫外光硬化樹脂。保護層15係由介電材料製成。特定 言之，保護層15係由金屬氧化物（如SiOx及A10x)或金屬氮 化物（如SiNx及A1NX)製成，保護層15必須保護有機染料層 且需為高度透明。 蓋層11例如係由巨分子樹脂如聚碳酸酯製成。因供資 訊記錄用之雷射束通過蓋層11，故蓋層1丨需為透明。 若基板10加反射層13之硬度以Ha表示，而蓋層丨丨加保 護層15之硬度以Hb表示，則於本具體實施例確立如下關係 式·· 10 Ha>Hb W述「硬度」為凹口硬度。例如r硬度」為布里涅 (Brinell)硬度（JIS_Z2243)、維克司（Vkkers)硬度⑽_ Z2244)、洛克維（Rockwell)硬度（jIS_Z2245)或鉛筆硬产 .(JIS-K5400)。容後詳述，夾置有機染料層之反射層、基板 15、保護層及蓋層之畸變係由於雷射束照射時，有機染料層 的膨脹所引起，係以各層的凹口表示。 須注意於本具體實施例，光碟各層之「硬度」之條件 方程式非僅限於前述方程式。有機染料層之折射率隨:溫 度改變’當照射雷射束供記錄資訊時，溫度升高。於有機 染料層之折射率改變(換言之當有機染料層溫度係低於某 魏度T’餘度T造成有機染料層之明顯非線性容積· 1如染料之熱解溫度、染料炫點及染料昇華溫度 、體實施例可確立如下方程式· 302468 玖、發明說明
於凹口硬度試驗，試驗材料表層（至距離表面數十奈 米）可心略。因此本具體實施例中，成形於基板⑺上之反 射層13(厚約20奈米）、 厚約50奈米）可忽略。 硬度，而碩唐1 以及成形於蓋層11上方之保護層15( 如此可假設硬度Ha表示基板本身的 硬度，而硬度Hb表示蓋層本身的硬度。 現在將說明本具體實施例之DVR-R碟8之製造過程。 1〇須注意本發明非僅囿限於後文所述之特定方法、材料、尺 寸、比值及數值。 首先藉電子束記錄器以及電子阻罩，製備將於基板1〇 上形成溝槽之母碟。然後藉電成形而由母碟製成鎳衝壓模。 隨後藉射出成形由鎳衝壓模成形樹脂基板1〇。樹脂基 15板10之材料為聚碳酸酯。基板1〇具有直徑約12〇毫米，厚 約1.1¾米，溝槽深度約4〇奈米、執線間距32〇奈米及陸地 見度130奈米。陸地寬度係等於毗鄰溝槽12間之間隔距離 。溝槽12之侧壁具有約9〇度傾斜。 反射層13係成形於基板丨〇之溝槽丨2上方。反射層丨3係 20由鋁-鈦合金製成（鋁：鈦=99 : 1)。反射層13厚約20奈米， 錄藉濺鍍法製成。反射層13具有對應於溝槽12之凹凸形狀 之ΙΏ凸形狀。 I1 返後有機染料藉紅塗法施加於反射層13上方，讓所 什凑機染料層14於各陸地16之厚度約40奈米，於各溝槽12 10 200302468 玖、發明說明 旱度、力60奈米。然後保護層15形成於有機染料層Μ上方 、保護層15厚度為5〇奈米。保護層15係由氮化銘（趣ο製 成。亂化結係藉反射濺鍍法製備，銘用作為標革巴，而氮_ 乳（1() ·· 1)用作為反應性氣體。 取後，蓋層11成形於保護層15上方。蓋層u為厚約 0训5毫米之聚碳酸酯薄膜，聚碳酸酯係藉紫外光硬化黏 著劑固定。 藉此方式製成的DVR-R碟8進行錯筆硬度試驗。試驗 顯示基板硬度為Hb，而蓋層硬度為2B。 1〇 —將參照第2A及2B圖說明此種dvr_r^之資訊記錄， 第2A及2B圖顯示兩片不同光碟之放大剖面圖。 士如前文說明，本具體實施例中，當記錄資訊於光碟8 時’雷射束照射於光碟8之蓋層u。雷射束透射通過蓋層 Μ U及保護層15’雷射束會聚於有機染料層14之溝槽 15或陸地16上），因而形成射束點20於陸地16。於射束點， 雷射束造成有機染料之熱分解，故有機染料之折射率改變 。此種折射率的改變為不可逆。因此於雷射束之照射完成 、且有機染料層溫度降至室溫後，被改變的折射率無法返 一回原先折射率。此乃資訊記錄於有機染料層14於陸地部分 z〇 16之原理。 當有機染料被熱分解時，有機染料容積膨脹，且於雷 射束點20内部以及周圍的有機染料層14產生應力。因此’ 若基板ίο比蓋層η更軟，則應力造成的崎變分散至反射層 13及基板10’如第2Α圖之虛線指示。特別反射層13之崎變 200302468 玖、發明說明 於掏取所記錄的資訊時，對記錄於軌線上的資訊造成不良 影響。 當貝说由DVR-R碟_取時，係利用雷射束由反射層 13的反射因此右反射層丨3已經畸變，則擷取所得信號含 5有大失真。特別DVR-R碟比一般DVD_R之執線間距極小， 俾提高記錄密度。當資訊藉雷射束點2〇記錄時，碟片上形 成的記號間隔也極小。因此畸變的反射層可能影響操取所 得信號，且造成毗鄰軌線間的串音或干擾。 仁本具貝施例中，樹脂基板1〇經常性比蓋層11更硬 1〇，或當雷射束照射時當有機染料層的折射率改變時，樹脂 基板10比蓋層11更硬。結果，因有機染料層之容積膨服 產生的應力分散至蓋層Η，如第2B圖虛線指示。如此崎變 保護層15及蓋層U，但不會崎變反射層13及基板1〇。結果 具有前述構造之光碟可避免率音以及反射層13崎變的發生 5此種、纟口構可防止反射層的形變，否則形變將對操取所得 資訊品質造成不良影響。 有機染料層14之折射率因材料特性緣故，可設定為極 為接近蓋層η(以及保護層15)之折射率。例如折射率差異 約為0.N1.G。如此即使蓋層丨〗及保護層15因應力而形變， 2〇蓋層11與保護層15間之界面反射可忽略。此外，蓋層^及 保護層15皆透明，故畸變的蓋層及畸變的保護層不會造成 Μ δίΐ繰取品質的低劣。 本發明之第二具體實施例將參照第3Β圖說明。本具體 實施例之靖-尺碟8之製法及結構係類似第一具體實施例 12 200302468 玖、發明說明 ’故刪除其說明。當述及光碟8結構時，本具體實施例也 與第1AJL1C圖相關。類似之參考編號及符號用於第1A、 IB、1C、3A及 3B 圖。 第二具體實施例特別係针對光碟，光碟包括對防止串 5寫的發生為最理想材料。串寫是一種現象，其中於資訊記 錄期間由雷射束照射產生的有機染料之熱干擾此鄰之資訊 記錄執。 第二具體實施例之光碟8記錄資訊於有機染料層丨斗之 溝槽12間之陸地16。雷射束形成射束點2G於陸地16供資訊 、彔之用此乃溝槽上兄錄架構。陸地j 6之有機染料層14 於毗鄰執方向連續至毗鄰溝槽12之有機染料層14達5_2〇奈 米厚度。光碟8有金屬反射層13。反射層13係由具有高導 熱率之材料製成。有機染料層14與反射層13間之接觸面積 1 ，該接觸面積於陸地16比於溝槽12小。目此當雷射束照射 5而圮錄資訊於光碟8之陸地W時，於有機染料層14於陸地 16(換言之於射束點20)產生的有限熱量只被反射層13所吸 如第3 A圖標示為「Cal」之未加影線之向上箭頭指示 八、、:相對大i熱被反射層13吸收，但大部分剩餘熱量傾 向於於有機染料層14内部於鄰近軌方向（第圖之右及左 20 方向）由射束點20傳熱。 為了克服此項問題，第二具體實施例之光碟8係配置 成，由射束點20之傳熱於雷射束照射方向（第3八圖之上下 方向，稱之為「垂直方向」）比鄰近軌線方向（稱之為「水 平方向」）更大。垂直方向之傳熱可分成兩方向，換言之 13 200302468 玖、發明說明 -方向朝向反射層13,而另一方向朝向保護層… 因反射層13係由具有高導熱率之金屬製成，故朝向反 射層13之傳熱f相當大。若朝向保護層”之傳熱係大於朝 向反射層13之傳埶，則於击古+人，斤 、則於垂直方向（第3B圖上下方向）之傳 熱加總變成顯著大於水平方向傳熱。此種光碟8顯示於第 圖士所示大#刀於有機染料層丄4之射束點^0產生的 熱係於垂直方向傳熱，而只有小量熱係於水平方向傳熱。 光碟8各層之導熱率不足以決定傳熱量。因此本具體 ίο 15 20 實施例中，於有機染料層14與田比鄰該層（反射_或保護 層15)間之界面，由古女見石^ μ "面灰水平方向延伸的矩形平行六 面體用來決定來自有機染料層14於垂直方向的傳熱量。傳 熱量以下式決定·· 矩形平行/、面體谷積χ矩形平行六面體導熱率 矩I平仃，、面體之定位決定如後。矩形平行六面體中 線係於第3Β圖之緣圖紙上下方向延伸，且延伸通過射束點 20中心。矩形平行六面體底部為具有尺寸「d」X「d」的 方开V此處d」表示射束點2G直徑。於射束點20上方及 下方有兩個矩形平行六面體。上矩形平行六面體高度係由 有機染料層-反射層界面以及反射層-基板界面界定。上矩 2行六面體高度係等於反射層13厚度。下矩形平行六面 紅：度係由有機染料層_保護層界面以及保護層-蓋層界面 疋下矩形平行六面體高度料於保護層b厚度。 〃第二具體實施例中，上及下矩形平行六面體尺寸以及 光碟8各層材料係決定因而確立下式： 14 200302468 玖、發明說明
SbxLbxCb ^ SaxLaxCa 此處以表示上矩形平行六面體之底方形’ La表示反射 和厚度’ Ca表示反射層導熱率，％表示下矩形平行六面 體底^彡’ Lb表示倾扣厚度以及⑽轉護扣導熱率。 當上式為真時，有機染料層14產生的大部分熱係於垂 直方向傳遞。 通常光碟8各層厚度由溝槽底一點至溝槽側壁一點各 異。此外各層於陸地不具有完美均勾厚度。因此本具體實 施例中’層厚度（La或Lb)為陸地上方該層厚度值。 10 第二具體實施例中，雷射源為波長；1=405奈米之紫半 導體雷射，物鏡具有數值孔徑1^八=〇85。概略言之，射束 點直徑d係以下式表示： d - 0.52 X (λ/ΝΑ) 如此射束點直徑d於本具體實施例接近為25〇奈米⑺ 15 250奈米）。 鋁合金製成之反射層13之導熱率約為24〇瓦/米 /K(W/m/K)。氮化鋁製成之保護層丨5之導熱率約為丨2〇·2⑽ 瓦/米/Κ，但保護層導熱率隨保護層製法及製造條件而異。 於光碟8垂直方向來自射束點2〇(或有機染料層14)之傳 20熱量係由前述數值及方程式求出。計算結果顯示如後。 朝向反射層1 3之傳熱為：
Sa X La X Ca 与 3.9 x 1〇'19 Wm2/K 朝向保護層1 5之傳熱為：
Sb X Lb x Cb = 4.4 x l〇~19 Wni2/K 15 200302468 玫、發明說明 由計算結果證實本具體實施例之足條件 Sb X Lb X Cb - Sa X La X Ca。結果於有機染料層14產生 的大部分熱係於第3B圖所示垂直方向擴散，因而可防止毗 鄰軌間的串寫。 5 需注意本發明非僅囿限於前述具體實施例。例如第二 具體實施例要求條件Sb X Lb X Cb - Sa X La X Ca，但若 於第3A圖之左右方向（換言之第3A圖之未加引線的右及左 箭頭Cal)之傳熱量減低則可滿足條件，防止串寫至毗鄰陸 地換σ之’右朝向保護層及反射層的傳熱加總足夠防止 10 串寫則可滿足條件。 【圖式簡單說明】 弟1Α圖顯示根據本發明之第一具體實施例，光碟之示 意透視圖； 第1B圖顯示第1A圖所示光碟沿光碟半徑所取之剖面 15 圖； 第1C圖顯示第1B圖所示有機染料層及鄰近各層之放 大剖面圖； 第2A圖顯示DVR-R碟之剖面圖，顯示當記錄資訊時 DVR-R碟各層之畸變； 20 第2B圖係類似第2A圖，顯示於不同DVR-R碟之各層 之畸變； 第3 A圖顯示DVR-R碟之剖面圖，顯示當記錄資訊時出 現串寫；以及 第3B圖顯示可防止串寫之不同DVR-R碟之剖面圖。 16 200302468 玖、發明說明 【圖式之主要元件代表符號表】 8…DVR-R碟 10…樹脂基板 11…蓋層 12…溝槽 13…反射層 14…有機染料層 1 5…保護層 16…陸地 20···雷射束點 17

Claims (1)

  1. ^00302468 拾、申請專利範圍 1 · 一種光碟，其係供記錄資訊於光碟之溝槽間，該光碟 包含： 一樹脂基板，具有溝槽於其一表面上； 一反射層，其係形成於該樹脂基板表面上方，讓 反射層具有對應於溝槽之凹凸形狀； 一光學特性可改變層，其係成形於反射層上方， 讓特性可改變層具有對應於反射層之凹凸形狀之凹凸 形狀，光學特性可改變層之光學特性於照射光束時改 變； 10 、… 一透光保護層，其係成形於該光學特性可改變層 上方，以及 一透光蓋層，其係成形於該保護層上方供密封該 反射層、光學特性可改變層及保護層至樹脂基板，其 中至少於光束照射至光學特性可改變層之凸部時，於 15 光學特性可改變層之光學特性改變後，樹脂基板硬度 係大於蓋層硬度。 2·如申請專利範圍第W之光碟，其中該光束係經由蓋層 及保護層輻射至光學特性可改變層之凸部，俾記錄資 訊於光碟。 2〇 3.如中請專利範圍第旧之光碟，其中該光學特性可改變 層為-種有機染料層，其當以光束照射時其折射率可 改變。 4. 5. 如申請專利範圍第1項之光碟， 如申請專利範圍第1項之光碟 其中该光碟為DVR-R碟。 ，其中該基板厚約1 · 1亳米 18 200302468 拾、申請專利範圍 ’以及該蓋層厚約0.1亳米。 6·如申請專利範圍第1項之光碟，其中於光學特性可改變 層之折射率改變後，該基板硬度係大於蓋層硬度。 7. —種光碟，其係供記錄資訊於光碟之溝槽間，該光碟 包含： 一樹脂基板，具有溝槽於其一表面上； 一反射層’其係形成於該樹脂基板表面上方，讓 反射層具有對應於溝槽之凹凸形狀； 一光學特性可改變層，其係成形於反射層上方， 4 4寸性可改變層具有對應於反射層之凹凸形狀之凹凸 形狀，特性可改變層之光學特性於照射光束時改變； 透光保護層，其係成形於該光學特性可改變層 上方；以及 15 透光1層，其係成形於該保護層上方供密封該 反射層、光學特性可改變層及保護層至樹脂基板，其 中當光束照射於凸部時，於光學特性可改變層之凸部 產生的熱由該光學特性可改變層朝向保護層傳熱量係 比由光學特性可改變層朝向保護層傳熱量更大。 20 &如申請專利範圍第7項之光碟，其中該光束形成具有一 種直徑的射束點於該光學特性可改變層凸部；射束 直徑、射束點直徑、保護層厚度與保護層導熱率乘识 係大於射束點直徑、射炎吉 识 射束點直i、反射層厚度與反射 點 積 層導熱率乘積。 其中該光束係經由蓋層 如申請專利範圍第7項之光碟 19 wwU2468 拾、申請專利範圍 及保屢層幸田射至光學特性可改變層之凸部，俾記錄資 訊於光碟。 10·如申請專利範圍第7項之光碟，其中該光學特性可改變 層為-種有機染料層，其當以光束照射時其折射率可 改變。 1 h如申請專利範圍第7項之光碟，其中該光碟為DVR_R碟。 12·如申請專利範圍第7項之光碟，其中該基板厚約U毫米 ’以及該蓋層厚約0.1亳米。 10 13·:申請專利範圍第7項之光碟，其中該反射層係由具有 兩導熱率材料製成。 ⑷如申請專利範圍第7項之光碟，其中該反射層係由鋁合 金製成，以及該保護層係由氮化鋁製成。 15· —種供記錄資訊用之光碟，包含： 一基板，具有溝槽於其一表面上； 15 反射層，其係形成於該樹脂基板表面上方，讓 反射層具有對應於溝槽之凹凸形狀； 一特性可改變層，其係成形於反射層上方，讓特 性可改變層具有對應於反射層之凹凸形狀之凹凸形狀 ’特性可改變層之光學特性於照射光束時改變；
    保護層，其係成形於該特性可改變層上方；以及 一盍層’其係成形於保護層±方，其中當光束照 射方、凸邛日^，於光學特性可改變層之凸部產生的熱係 以足夠防止相對於該光學特性可改變層田比鄰凸部，可 防止串寫之數量朝向保護層及反射層傳熱。 20
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