TWI225250B - Optical recording medium - Google Patents

Description

1225250 A7 B7 五、發明說明（i )

I 發明領域

本發明係關於一種光學記錄媒體，其具有機材料製 之屺錄層，諸如CD-R (可記錄高密度碟片）與DVD-R (可記錄多功能數位影音光碟），以及其製備過程。 5先前技藝 已生產的光學記錄媒體眾多，諸如光碟，其具有在基板上 形成之各式材料記錄層，供入射光於記錄層中記錄與再生資 Λ。在這些光學記錄媒體中，利用較短波長光源與物鏡數值孔 位之k幵方法，可達成較高的記錄密度。 10 在34些光學記錄媒體中，CD-R與DVD-R之記錄層係由所 謂的有機物質之有機顏料材料製成，其可吸收入射光並為物理 或化學變化分解而改變折射率。此類光學記錄媒體可與其它記 錄媒體相容，易於製造且不昂貴，故其銷售量日增。在下一代 光學記錄媒體中，在記錄層中利用此類有機顏料材料，所謂的 15 寫入一次（write-once)媒體係屬所期。 此發明欲解決問題 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 P遺著記錄密度之與日朗以及聚絲點施之日漸縮減， 故需最佳化有機顏料材料。但在光學記錄媒體上的有機顏料熱 解反應機制未完全明白，藉由反覆的實驗已由經驗實際將 2〇 R與DVD-R最佳化，做為下一代高紀錄密度媒體之最佳特性 值尚未發現，目前對於在記錄層巾採用此财機崎材料之下 一代光學記錄媒體的發展並無特定方針。 尤其是可得之有機顏料繁多，有機顏料材料之熱傳導率與 相變材料或磁光材嵙相較甚低，並且已揭示的資料不多，因此

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五、發明說明（2) 在記錄期間，溫度上升時之精確尋見不易。 隨著與下一代光學記錄媒體對應之光學系統，實際將藍雷 射二極體（LD)列入使用，並且縮短光源波長，換言之，已發 展出數值孔控（NA)高於約〇·8〇之物鏡，並且光點直徑與習 5知光學記錄媒體相較甚小。亦即光能遠高於習知技藝，而熱特 性之最佳化係最棘手的問題。 此外，由於記錄與再生光源波長異於習知波長，光學特性 之最佳化需落在材料態樣上，故需重新設計有機顏料材料之分 子結構。亦即記錄層材料須具與再生光源有關之適當折射率， 10 俾示再生信號具充分振幅。 同時亦需將在此波長之吸收係數最佳化。吸收係屬與記錄 時之溫度上升有關，其最佳值隨聚焦光點直徑而變，故吸收係 數之最佳化即近乎決定記錄特性。 故光源波長相異，物鏡之數值孔徑亦相異，在實行上已無 15法使用習知有機顏料材料，尤以組合藍LD光源與高ΝΑ時為 甚，所求材料與習知材料截然不同。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在下一代光學記錄媒體的記錄與再生裝置之光學系統中， 如上述’採用藍LD光源與數值孔徑ΝΑ=0·8或更高之物鏡。 與1知光學§己錄媒體差距尤甚處在於光傳輸層厚度。 2〇 在習知CD與DVD令，記錄層與其它在可透光基板上形成 的層厚度分別約1.2mm與〇_6mm，而基板侧係光入射側。換言 之’在下一代可將透鏡進步到NA約0.80至0.95之光學記錄媒 體中’需可確保實際的歪斜邊界，以及確保與媒體之基板側至 光學讀取之光學系統之歪斜容忍度，並在歪斜產生時發生慧形 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公爱） 1225250 A7

裝 訂 線

I I I 庸 I I I I I 1225250 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5) 分子反應與分裂，在記錄改變後之光學常數，為再生光所偵 測。因此記錄之施行係當在光點中的記錄層部分抵達熱解起始 溫度時。熱解溫度Tdec愈南’紀錄日寸所需熱量愈大，但在既有 的光學記錄裝置中’其中的入射光強度受限在一定範圍内，藉 5 由適當選擇吸收係數如上述，可達所期溫度。 有機材料染料及/或顏料較佳。此類染料與顏料尤其屬於下 列類別·偶氣’尤其是雜壤偶氮、部花青類、半花青類、花青 類、鏈花青類（strepto cyanines )、零花青類、烯胺、踪 (hydmzone)、香豆素類及酞花青類。這些染料或顏料亦可為 10聚合體或結合於聚合體骨幹。實施例1至12所屬類別染料盎 顏料係為最佳。 注意此類吸收係數與熱解溫度間關係，可記錄示例與不可 記錄示例如後，並呈現吸收係數與熱解溫度適用範圍。 在下列實施例中，係由差分掃描熱量計（DSC)測量並由 15所謂的DSC曲線計算熱解溫度Tdec。為區別在DSC曲線中的 分裂溫度♦值，亦使用熱重力分析（TGA)，判定質量不變之 峰值為分裂，判定在TGA之質量中，DSC曲線峰值降低5% 或更多者為熱解溫度Tdee。 在各示例中，利用一光學裝置（包括波長4〇5nm之藍光源 20以及具數值孔徑NA0·85之光學讀取物鏡）計算記錄與再生特 性。在本發明之一較佳實施例中，光學記錄媒體反射率高於1〇 % 〇 在該光學記錄媒體中，非常佳之C/N位準並非特定，但約 為45dB。在發展處理中之記錄材料中，僅藉由膜形成條件與記

1225250 Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 發明說明（6) 錄條件之最佳化考量具2至3dB之C/N擾動，在本發明中，可 獲得43dB或更高C/N之材料經假設為目前的良可記錄有機材 料。亦即當C/N為43dB或更高時，推估其最為符合為最佳化 記錄層之設計的較佳需求。 5 請案之⑽測量方法例_具3GkHz解_代之頻譜 分析儀為之。 入射時，如記錄層之熱特性不適於在記錄裝置中使用之光 學系統，則C/N顯著降低，因此藉由檢查約43dB C/N之可得 與否，則幾可清楚材料特性。 10 第一實施例 在此示例中’如圖1所示概略放大剖面圖，記錄層U、介 電層12與光傳輸層13依序為基板10上的薄片，構成一光學 記錄媒體。該基板10係一聚碳酸酯基板，並且雖未圖示，然 在基板中形成0.64/zm磁軌距之導槽，導槽寬度約為磁執距的 15 50%，俾使資料得以記錄於槽間之槽與台中。亦即大致磁軌距 約為0,32/zm。槽深為40nm。 記錄層11之材料為三曱苯基胺四聚物。尤其是N，N，-2(4_ 二苯胺基_4_聯笨基)-N，N，-二苯基聯苯胺，以及CasNo.為 167218-46-4。膜形成法係蒸氣沉積製程，膜厚度為4〇nm。就 光學常數而言，在記錄前對405nm光源之折射率”η”為2.31， 吸收係數”k”為0.13，熱解溫度丁如為480°C。 介電層12為Si02，其係以濺鍍法形成厚40nm之膜。介電 層12之功用在保護介電層11。 光傳輸層厚度為ΙΟΟμπι。此層係利用壓力選擇黏結劑 本紙張尺度適用中國國家標準(⑶幻八4規格（210x297公釐） 35Θ

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225250 A7 B7 五、發明說明（7 ) (PSA)黏著聚碳酸酯薄片形成，其組合厚度設定為1〇〇#m。 在以此法製造之光學記錄媒體中，基板的折射率”n，，約為 1.6,壓力選擇黏結劑的折射率”n”約為ι·5,故在記錄層丨丨的 上下側介面處發生反射，導致多重反射，4〇5nm波長之光反射 5率約為15%。由記錄層折射率高於基板折射率之材料組成之光 學記錄媒體爾後稱之為L型。 在記錄中，線性速率為5.72m/s，再生光功率為〇.3mw， 再生圖樣係具0·69απι標記長度之單一載體。為記錄單一標 記，以脈衝/空間比50%進入七個寬度相同的脈衝鏈，峰值功 10率為5.0mW，並以頻譜分析儀測量c/n (載波/雜訊比），計算 記錄與再生特性。頻譜分析儀係Takeda Riken之TR4171，而 RBW經設定為30kHz。 由上述測量結果，在此實施例之光學記錄媒體中可得到 54.0dB值。已知有機材料可帶來夠優良的記錄與再生特性。 15 第二實施例 在此示例中，以結構式（I)之有機材料做為記錄層材料。 此材料之吸收係數（k)為0.12，熱解溫度Tdee為322°C。折射 率（η)為1.30，由於此材料單獨存在時反射率過低，如圖2 之概略放大剖面圖，故依序在基板1〇上製成第一 Ag層21、 2〇 δ己錄層22、第二Ag層23及光傳輸層24薄片。

ΘΠ本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公爱）

1225250 Α7 _ Β7 五、發明說明（8) 此處的基板10與光傳輸層24之材料、厚度、組態及膜形 成方法同於第一實施例。第一 Ag層21厚度為i2nm，第二Ag 層23厚度為10nm，記錄層厚度為50nm。第一與第二Ag層 21與23係以DC藏鍍法形成。記錄層21係以旋轉塗附法形 5 成。在此組態中，反射率為20%。 在此示例中，C/N係在與實施例1之記錄與再生相同條件 下測得，並得到45.5dB。 因此由於s己錄層22與金屬層（Ag層）相接，故擔心熱特 性差異’但實際上由於Ag層21與23厚度極小（1〇至 10 12nm)，故熱傳導率與第一實施例中的介電層無實際差異，此 外，由於記錄層本身的熱傳導率極低，故在記錄層中央部分之 溫度上升幾乎與第一實施例相同。 在此組態中’由於入射光穿透苐二Ag層23並抵達記錄層 22，故光量降低，而記錄層22具由為第一與第二Ag層21與 15 23密封之共振腔，導致多重反射，使得在記錄層22中的熱吸 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 收量與第一實施例差異不大。因此，如膜組成異於第一實施 例，在相同的記錄條件下，在記錄期間所達溫度近乎相同。實 際上，由二本基胺四聚物做為第一實施例之記錄層材料，當記 錄層夾於圖2所示Ag層間時，可獲得近乎相同的記錄敏感 20 度，並測得類似的C/N。 在第二實施例中，在記錄前之材料折射率為u，而在熱解 後之折射率接近1·5，並偵測到一信號。此類在記錄前的折射 率低於記錄後的材料爾後稱之為S-型。 如以上第一與第二實施例所述，在各材料中，膜成分示折 -10- 以3本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公楚） 1225250 A7 B7 五、發明說明（9) -- 射率而分類為L型與s型，光學記錄媒體經適當成分配置，並 以與第一實施例相同條件測量記錄與再生特性。 特別闡釋這些膜成分，在L型中，基本上係採用第一實施 例中的膜成分。至於s型材料，基本上係採用第二實施例中的 5膜成分，當初始折射率為1.2或更低時，為簡化之故，係採用 第一實施例的結構，亦即利用SiN做為介電層材料，並形成厚 40nm的膜。約可獲得15%的足量反射率。 這些材料的吸收係數”k”、熱解溫度與C/N之測量結果示如 表1，其中包括第一與第二實施例的結果。 10 5 11 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 20 -11- 1225250 A7 B7 五、發明說明（10) 表1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇 jri i H 〇〇 1 cn 爸絲以 ΓΟ r-H 〇 CN r—Η ο 聲C? a r-H <N 00 实 Μ 9 σΌχχχ) i α^〇Γ〇Ό ό CM m C〇 X C§ °—ζ、Λ z八z CN 工 苳. t—Η Οί -12- 計· •線· Θ1 5本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 354 1225250 A7 B7 五、發明說明（11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C/N (dB) 45.6 49.4 〇〇 熱解溫度 Tdec (°C) (N ν〇 CN 幻 吸收係 數k Η r-H Ο CN r—Η Ο τ-Η r-H o 層結構 同於實 施例 <Ν CN (Ζ) 00 00 有機材料結構式 kr \工。 Ο : Ai1 \工° Λ in ^Csl di 工 o A 實施例 m 寸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1225250 A7 B7 五、發明說明（l2 £ρ) § o.t>寸 ο·ίς

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L 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） -14- 1225250 A7 B7 五、發明說明（13) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C/N (dB) 48.0 1 1 ί 48.6 I 熱解溫 度 Tdec α) CN ΓΟ 吸收 係數 k 0.134 0.20 層結構 同於實 施例 τ-Η r-H 有機材料結構式 CO 5 4 ίΓ> 工 H^:y? z O—< 、:z 實施例 o 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1225250 A7 B7 五、發明說明（14) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C/N (dB) 55.0 熱解溫 | 度 Tdec (°C) 吸收 係數 k m ο ▼-Ή Ο 層結構 同於實 施例 ι—Η r—Η hJ 有機材料結構式 Ζ Ο—CO—ο νζ 實施例 r—Η 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1225250 A7 ----— B7 _ 五、發明說明（15) ^ ~~~〜一 在圖3中，丸狀標記顯示在第一至第十二具體中，之 C/N或更與吸收係數及熱解溫度有關之較佳值。雖然45dB係 做為光學記錄媒體之實際信號位準之極佳值，如上述，需將^ 至3dB的擾動列入考量，因其可能視膜形成條件與記錄條件而 ,5定，因此在C/N值至少為43肪或更高時，藉由膜形成條件之 改善可期適用結果，因此選擇43dB做為較佳最低值。 此處測得之有機材料分子結構與系統具變化且多樣化（見 表1 )，自圖3即清楚可見，6知記錄與再生特性之清楚傾向僅 係由吸收係數，’k”與熱解溫度Tdec之物理參數表之。亦即已知 10丸狀標記區A在記錄與再生特性上可見其優。 最高可達溫度正比於吸收係數”k”，如上述。在記錄中的週 遭溫度為室溫，藉由選擇自室溫開始的直線邊界，吸收係數，，k，， 區與熱解溫度Tdec區在記錄與再生特性上顯見其優。這些線標 示如圖3之”a”與，，b”。 ^ 15 由這些線a與”匕’’圍封之區C範圍可以950 (°c )〈（τ (C ) -20) /k<4100°C 示之。 吸收係數，，k”理當大於〇。此係因記錄層材料經適當選擇， 俾藉由吸收光與引致物理或化學變化而改變折射率。 當基板材料係聚碳酸酯時，當溫度超過100(rc時其可能會 20熔化，使得所期之熱解溫度Tdee為^(^。(：或更低。 曰 精心選擇絲得出圖3所示㈣，俾使記錄前的雜訊位準 夠低’並維持高蒸發量，俾可計算熱特性。相對地，就具依本 發明之範圍内之吸收係數與熱解溫度關係之有機材料而言，當 在記錄前之雜訊位準低，並且滿足基本特性時，即可獲得適用 -17-

B7 五、發明說明（16) 的 C/N。 5 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 高雜訊位準之一示例係在因記錄層之結晶化而形成大晶粒 邊界，或是因高可流動性而在介電層中形成擴散或裂痕的實 例。除此類特殊實例外，就適當形成之記錄層而言，如同雜訊 位準’所謂的磁碟雜訊組合係歸因於基板之凹坑與台、源自光 源（諸如雷射）之射擊雜訊，偵測器之熱雜訊佔首要地位，以 及§己錄層之材料相關度低。 故本發明提供一種供高紀錄密度之實用光學記錄媒體使用 之記錄材料，其應用於採用一種光學系統之裝置較佳，其中光 學系統具所謂的360nm至460nm波長藍光源以及具〇·8〇或更 高的數值孔徑ΝΑ之物鏡。 本發明不以此處實施例之材料組成為限。 附圖之簡單說明 圖1係一光學記錄媒體示例之概略放大剖面圖； 圖2係一光學記錄媒體示例之概略放大剖面圖； 圖3所示係在各光學記錄媒體示例中，與吸收係數及熱解溫 20 度有關之記錄與再生特性估算結果。 囷式之代號說明 10基板 11 記錄媒體 12介電層 13 光傳輸層 21第一 Ag層 22 記錄層 23第二Ag層 24 -18. 光傳輸層 Θ21本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210χ297公楚）

Claims (1)

1. D8六、申請專利範圍 專利申請案第091105378號 ROC Patent Appln. No.091105378 修正後無劃線之中文申請專利範圍修正本—附件 Amended Claims in Chinese - ΕηοΙ.(ΤΓΤ) (民國93年3月日送呈） (Submitted on March 2004) 10 15 20 1· 一種光學記錄媒體’其至少具有在基板上形成之記錄 層與光傳輸層，其特徵在於記錄層係由有機材料製成，該有機 材料係吸收360nm至460nm波長入射光，並引發物理或化學變 化而改變折射率，光傳輸層厚度為ΙΟβιη至177/zm，有機材料 之吸收係數”k”與熱解溫度丁如間關係為950 (。〇 < (Tdec (°C) -20) /k<4100°C，且吸收係數”k，，>0.0。 2·如申請專利範圍第1項之光學記錄媒體，其具一c/N> 43dB之載波（C) /雜訊（N)比。 3·如申請專利範圍第1項之光學記錄媒體，其中有機材料 係如下列類別之染料或顏料：偶氮，尤其是雜環偶氮、部花青 類 '半花青類、花青類、鏈花青類（strepto cyanines)、零花青 類、烯胺、腙（hydrazone)、香豆素類及酞花青類。 4.如申請專利範圍第1項之光學記錄媒體，其中 有機材料係表至少下列化學式之一化合物： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 25 -19· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公釐） 91117B-接 1225250 _ A8 B8 C8 D8 © 六、申請專利範圍

   本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1225250 © A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍

   本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1225250 AS B8 C8 D8 藥 六、申請專利範圍 5

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   本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1225250 © A8 B8 C8 D8 Ο 六、申請專利範圍 ο 1 5 IX

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