TWI241580B - On-groove recordation type optical disc - Google Patents

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TWI241580B
TWI241580B TW091137058A TW91137058A TWI241580B TW I241580 B TWI241580 B TW I241580B TW 091137058 A TW091137058 A TW 091137058A TW 91137058 A TW91137058 A TW 91137058A TW I241580 B TWI241580 B TW I241580B
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Takanobu Higuchi
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Description

1241580 坎、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 t發明所屬之技術領域 發明領域 本發明係有關寫一次型光碟。 5 【先前技術】 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 1〇鋁（或鋁合金）製成之有機反射層成形於有機染料層上。最 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 貢訊記錄用之雷射束輻射至該基板側。雷射束分解有機染 料，造成折射枝變。雷射束產±的熱也崎變導槽及反射 15層。結果小坑穴成形於光碟上作為被記錄的資訊。 一代可錄式光碟系統（稱作為r
晚近已經發展出下一# 」或「DVR-藍」系統）。 1241580 玖、發明說明 DVD-R光碟），由DVR_R光碟之雷射㈣射方向不同。如 此於DVR-R光碟之樹脂基板上成形各層之積聚方向係與 CD^R及DVD-R之積聚方向相反。如此偶爾稱作為「反向 隹且」、、'。構此外，DVR_j^碟需要介電保護層來保護有 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。紫外光硬化樹脂形成蓋層。如此DVR-R光 碟之結構及製法係、與CD_R光碟及DVD_R光碟不同。
由別文可知’ DVR-R光碟需使用特別適合用於DVR_R 光碟之材料及結構製造。 10 【明内容】 發明概要 其有較小的記 本發明之一目的係提供一種DVR-R碟 錄記號（印記）俾達成大量記錄。 15 根據本發明之一方面，提供一種光碟 基板’具有溝槽於其一表面上；一反射層 包含：一樹脂 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 於该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。 20 1241580 玖、發明說明 因基板比蓋層硬，
碟可配置為， 射至凸部時，特性可改變層之凸部產熱。光 朝向保護層之傳熱數量係大於朝向反射層之 傳熱。 圖式簡單說明 第1A圖顯不根據本發明之第一具體實施例，光碟之示 思透視圖， 第1B圖顯不第丨A圖所示光碟沿光碟半徑所取之剖面 10 圖； 第1C圖顯不第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； 15 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。 20 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 參照第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-R碟）8包括樹脂基板1〇，樹脂基板1〇係由巨 1241580 玖、發明說明 分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。溝槽記錄資訊軌 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貧料位址（或提供位址資訊）。特定言之，溝槽12間之凸部（ 換。之陸地16)隨著晃動而成形，且資料係記錄於形成於 陸地16上的記錄層。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之材料例如為鋁、鋁合金、銀或銀合金。因此 1〇薄反射層有高反射比。 有機染料層14施用於反射層13上方。有機層14例如係 -由紋塗有機染料製成。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間之陸地16上方必須： 有足夠厚度。 ^ 通兩如第1C圖所示，當有機染料係藉旋塗法施用於溝 ==有=料厚度對陸地16之有機染料厚度 . 2。右有機染料層必須具有30奈米厚度才 -充分記錄資訊’則於陸地16之有機染料層厚度為鮮米 而溝槽之有機染料層厚度為 20為40奈米—入 不卡右溝槽珠度 麵元王被有機染料填補。此外，因溝 槽之有機染料層由溝槽凸起達5_2〇奈米’故溝 = 料層連續至毗鄰陸地16 胃有“ 有栻木科層達5-20奈米厚度。 …蔓 係成形於有機染料層14上方，甚展1 於保護層丨5上方。保護 盖層⑴系成形 曰15保^卿料層U不接 1241580 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Si〇x及Al〇x)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。 5 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11需為透明。 若基板10加反射層13之硬度以Ha表示，而蓋層11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 前述「硬度」為凹口硬度。例如「硬度」為布里淫 (Brinell)硬度（JIS_Z2243)、維克司（Vkkers)硬度 Z2244)、洛克維（RockweU)硬度（jis_Z2245)或鉛筆硬度 (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著溫 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（換古各 、"之§有機染料層溫度係低於某 種溫度T，該溫度τ造成有機汰 ” 有械木枓層之明顯非線性容積膨脹 ’例如染料之熱解溫度、毕 # 木抖點及染料昇華溫度）前， 於本具體實施例可確立如下方程式·
Ha^Hb 20 1241580 玖、發明說明 但當折射率改變時，換言之當有機染料層溫度超過溫 度T時，需確立如下關係式：
Ha>Hb 、，於凹口硬度4驗，試驗材料表層（至距離表面數十奈 5米）可忽略。因在匕本具體實施例中，&形於基板1〇上之反 射層叫厚約2〇奈米）、以及成形於蓋扣上方之保護層15( 厚約50奈米）可忽略。如此可假設硬度出表示基板本身的 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。 10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10 上形成溝槽之料。錢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】0。樹脂基 15板10之材料為聚碳酸酿。基板10具有直徑約12〇毫米，厚 :1.1毫米，溝槽深度約40奈米、執線間距32〇奈米及陸地 見度130奈米。陸地寬度係等於晚鄰溝槽12間之間隔距離 。溝槽12之側壁具有約90度傾斜。 反射層13係成形於基板1〇之溝槽12上方。反射層㈣ 20由I呂-鈦合金製成（|呂：鈦υ。反射層13厚約2〇奈米， 係藉滅鑛法製成。反射層13具有對應於溝槽12之凹凸形狀 之凹凸形狀。
Ik後有枝木料藉旋塗法施加於反射層13上方，讓所 得有機染料層Μ於各陸地16之厚度約财米，於各溝槽12 10 124158〇 玖、發明說明 之厚度、'勺60奈米。然後保護層15形成於有機染料層14上方 保4層15厚度為5〇奈米。保護層15係由氮化鋁（ΑΐΝχ)製 成。亂化紹係藉反射賤鍍法製備，紹用作為標乾，而氬· 氮〇〇 : 1)用作為反應性氣體。 5 ^ 最後，蓋層11成形於保護層丨5上方。蓋層丨丨為厚約 0.095笔米之聚碳酸酯薄膜，聚破酸§旨係藉紫外光硬化黏 著劑固定。 藉此方式製成的DVR-R碟8進行鉛筆硬度試驗。試驗 顯不基板硬度為Hb，而蓋層硬度為2Β。 10 將參照第2Α及2Β圖說明此種DVR-R碟8之資訊記錄， 第2A及2B圖顯示兩片不同光碟之放大剖面圖。 如刖文說明，本具體實施例中，當記錄資訊於光碟8 日守，雷射束照射於光碟8之蓋層丨丨。雷射束透射通過蓋層 11及保護層15,雷射束會聚於有機染料層14之溝槽12間（ 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 回原先折射率。此乃資訊記錄於有機染料層14於陸地部分 2〇 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丨4產生應力。因此， 若基板10比蓋層11更軟，則應力造成的畸變分散至反射層 13及基板10，如第2A圖之虛線指示。特別反射層13之畸變 11 1241580 玖、發明說明 於擷取所記錄的資訊時，對記錄於執線上的資訊造成不良 影響。 當資訊由DVR-R碟8擷取時，係利用雷射束由反射層 13的反射。因此若反射層13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擷取所 得信號，且造成毗鄰軌線間的串音或干擾。 但本具體實施例中，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14之容積膨服 產生的應力分散至蓋層丨丨，如第2B圖虛線指示。如此畸變 保護層15及蓋層η，但不會畸變反射層13及基板ι〇。結果 具有前述構造之光碟可避免串音以及反射層13崎變的發生 15。此種結構可防止反射層的形變，否則形變將對擷取所得 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11(以及保護層15)之折射率。例如折射率差異 f為〇·Η_0。如此即使蓋層u及保護層15因應力而形變: 20盍層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，故畸變的蓋層及崎變的保護層不會造成 資訊擷取品質的低劣。 本發明之第二具體實施例將參照第沾圖說明。本具體 實施例之峨韻8之製法及結構係類似第—具體實施例 12 124158〇 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lALC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針對光碟，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田比鄰之資訊 記錄軌。 第二具體實施例之光碟8記錄資訊於有機染料層14之 溝槽12間之陸地16。雷射束形成射束點2〇於陸地16供資訊 1〇記錄之用。此乃溝槽上記錄架構。陸地16之有機染料層14 於毗鄰軌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 …、率之材料製成。有機染料層丨4與反射層丨3間之接觸面積 ^亥接觸面積於陸地16比於溝槽12小。因此當雷射束照射 而汜錄貢訊於光碟8之陸地16時，於有機染料層14於陸地 16(換言之於射束點2〇)產生的有限熱量只被反射層ι3所吸 收，如第3 A圖標示為「Cal」之未加影線之向上箭頭指示 雖然相對大量熱被反射層13吸收，但大部分剩餘熱量傾 向於於有機染料層14内部於鄰近執方向（第3A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 A圖之上下 方向，稱之為「垂直方向」）比鄰近執線方向（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 1241580 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之傳熱量相當大。若朝向保護層^之傳熱係大於朝 5 10 向反射層13之傳熱，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 則。如所示，大部分於有機染料層14之射束點20產生的 …、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 貝知例中，於有機染料層14與田比鄰該層（反射層Η或保護 層15)間之界面，由該界面於水平方向延伸的矩形平行六 面體用來决定來自有機染料層14於垂直方向的傳熱量。傳 熱量以下式決定： 矩形平仃六面體容積χ矩形平行六面體導熱率 幵平行/、面體之疋位決定如後。矩形平行六面體中 15線係於第糊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 方形，此處「d」表示射束點2〇直徑。於射束點2〇上方及 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 形平行/、面體呵度係等於反射層丨3厚度。下矩形平行六面 體高度係由有機染料層-保護層界面以及保護層_蓋層界面 界定。下矩形平行六面體高度係等於保護層15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 1241580 玖、發明說明
Sb X Lb X Cb ^ Sa x La x Ca 此處Sa表示上矩形平行六面體之底方形，以表示反射 層13厚度，Ca表示反射層導熱率，讣表示下矩形平行六面 體底方形，Lb表示保護層15厚度以及Cb表示保護層15導熱率。 5 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侧壁一點各 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。 1〇 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ΝΑ=0.85。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（d与 15 250 奈米）。 在呂合金製成之反射層13之導熱率約為24〇瓦/米 /K(W/m/K)。氮化紹製成之保護層15之導熱率約為12〇_2〇〇 瓦/米/K，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ι4)之傳 20熱i係由别述數值及方程式求出。計算結果顯示如後。 朝向反射層13之傳熱為：
Sa X La X Ca ^ 3.9 x 1〇'19 Wm2/K 朝向保護層15之傳熱為：
Sb X Lb X Cb ^ 4.4 x 1〇'19 Wm2/K 15 1241580 玖、發明說明 由計算結果證實本具體實施例之〇乂尺劣碟8滿足條件 SbxLbxCb - SaxLaxCa。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，因而可防止峨 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 χ ^ χ ^，但若 2第3A圖之左右方向（換言之第3八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5之’若幸月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】 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圖顯示第1 a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圖顯不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 1241580 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 15…保護層 16…陸地 20···雷射束點 17

Claims (1)

  1. *'8' 1241580 拾、申請專利範圍 範圍修正本 第091Π7058號發明申請案申請專利 1. 一種光碟 包含： 修正曰期：94年1月 其係供記錄資訊於光碟之溝槽間，該光碟 -樹脂基板’具有溝槽於其一表面上； -反射層，其係形成於該樹脂基板表面上方，讓 反射層具有對應於該等溝槽之凹凸形狀； -光學特性可改變層，其係形成於反射層上方， 讓光學特性可改變層具有對應於反射層之凹凸形狀之 10 15 20 凹凸形狀，光學特性可改變層所具之光學特性於光束 照射該光學特性可改變層時會改變； 透光保濩層，其係形成於該光學特性可改變層 上方；以及 透光蓋層’其係形成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使光 學特性可改變層之光學特性改變之後，樹脂基板硬度 係大於蓋層硬度。 2.如申請專利範圍第丨項之光碟，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，俾供記錄 資訊於光碟。 3·如申請專利範圍第1項之光碟，其中該光學特性可改變 層為一種有機染料層，其具有以光束照射時可改變的 折射率。 18 1241580 拾、申請專利範圍 4·如申請專利範圍第1項朵 貝之先碟，其中該光碟為DVR-R碟。 5·如申凊專利範圍第1 g 固昂丨貞之先碟’其中該基板厚約hl毫米 ，以及該蓋層厚約01毫米。 6·如申請專利範圍第3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 反射層具有對應於該等溝槽之凹凸形狀； 一光學特性可改變層，其係成形於反射層上方， 讓光學特性可改變層具有對應於反射層之凹凸形狀之 凹凸形狀’光學特性可改變層所具之光學特性於光束 照射該光學特性可改變層時會改變； 一透光保護層，其係形成於該光學特性可改變層 上方；以及 一透光蓋層，其係形成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反射層傳熱量更大。 8·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；射束點 直徑、射束點直徑、保護層厚度與保護層導熱率之乘 19 1241580 _圍L 拾、申言k' :大於射束點直徑、射束點直徑、反射層厚度與反 射層導熱率之乘積。 9·如申請專利範圍第7項之光碟，其中該光束係經由蓋層 t保護層輻射至光學特性可改變層之凸部，俾供記錄 資訊於光碟。 之光碟，其中該光學特性可改變 ，其具有以光束照射時可改變的 1〇·如申請專利範圍第7項 層為一種有機染料層 折射率。 申°月專利範圍第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，其中該基板厚社！毫米 ’以及該蓋層厚約O.i亳米。 亡申π專利乾圍第7項之光碟，其中該反射層係由具有 高導熱率材料製成。 女申π專利範圍第7項之光碟，其中該反射層係由銘合 金製成，以及該保護層係由氮化鋁製成。 5 ·種供έ己錄資訊用之光碟，包含： 一基板，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 反射層具有對應於該等溝槽之凹凸形狀； 一光學特性可改變層，其係形成於反射層上方， 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’光學特性可改變層所具之光學特性於光束照射 該光學特性可改變層時會改變； 一保護層，其係形成於該光學特性可改變層上方； 20
    1241580 拾、申請專利範匱 以及 一蓋層，其係形成於保護層上方，其中由光束照 射於一光學特性可改變層之凸部而於該凸部產生的熱 係以一足以防止該光學特性可改變層凸部之串寫產生 5 於該等凸部毗鄰處之量傳向保護層及反射層。 21
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