TWI303060B - Optical data storage medium and use of such medium - Google Patents

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13 〇3糊§016411號專利申請荦「- ϋ—ο 9 中文說明書替換頁(95年I，月β錄 玖、發明說明： “ 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使用記錄及讀取期間射入媒體入口表 面之聚焦輻射光束來記錄及讀取資料之多層堆疊光資料儲 存媒體’該光資料儲存媒體包含： 一第一基板，該第一基板之一侧面上設置有： 一稱作L〇的第一記錄堆疊，其包含：一形成於Lg第一導槽 内的可冗錄型L〇記錄層，該記錄層包含一染料，及一位於 記錄層與該第一基板之間的第一反射層， 一第二基板，該第二基板之一側面上設置有： 一包含一可記錄類型Li記錄層之稱作Li的第二記錄堆 叠’該第二記錄堆疊位於較該L〇記錄堆疊更接近於入口表面 之位置且形成於一第二Li，槽内， 一夾於兩個記錄堆疊之間的透明間隔層，該透明間隔層之 厚度實質上大於聚焦輻射光束之聚焦深度。 本發明亦關於該媒體之使用。 【先前技術】 本文序g所闡釋之光記錄媒體的一實施例可自歐洲專利 申請案第EP1067535A2號獲知。通常該媒體呈現一圓形碟片 之形式。 有關光記錄媒體市場，很清楚，迄今為止最重要且最成功 之格式係唯寫一 [gyl]可記錄光碟（CD-R)。雖然長期以來有 人霄預測可重寫光碟（CD-RW)在重要性上將取代CD-R，但 CD-R媒體之實際市場仍大於cd-RW市場至少一個數量階。 86161-950929.doc 1303060 階。而且驅動器之最重要參數係CD-R媒體之最快寫入速度 而非CD-RW媒體之最快寫入速度。當然，由於（例如）CD-RW 標準組織端麗爾山（Mount Rainier)之原因，市場仍有可能朝 有利於CD-RW的方向改變。然而，由於R-格式之1〇〇°/。相容 性，其已證明具有巨大的吸引力。 繼可重寫數位多功能光碟（DVD+RW)標準之後，近期又 開發出一種新的可記錄數位多功能光碟（DVD+R)標準。作 為對DVD + RW的重要支援，該新的DVD+R標準日益引人關 注。一可能之情形為最終使用者已太熟悉光唯寫一次格式， 以致於較可重寫格式其更容易接受DVD+R標準。 由於僅存在單層堆疊媒體，因此R格式及RW格式均具有 容量有限及記錄時間較短之問題。應注意，對於DVD-視頻 光蝶，雙層堆疊媒體具有相當大的市場佔有率。因此，一 雙層（亦即雙層堆疊）DVD+RW光碟較為切實可行。然而，已 非常明顯：於雙層DVD-ROM反射及調變技術規範内甚難實 現全相容光碟，全相容光碟之實現要求相變型材料性質取 得至少一重大突破。若不具備完全相容性，則雙層DVD+RW 媒體難以在市場上取得成功。 為獲得一相容於雙層DVD-ROM標準的一雙層DVD+R媒 體，在波長約為655奈米的輻射光束照射下，上部Ll層與下 部LG層的有效反射率均應至少為1 8%。「有效反射率」係指 當堆疊LG與Li皆存在時有效光線部分自媒體返回並分別聚 焦於LG及L1時所量測到的反射率。由於L!堆疊吸收入射光 及出射光之一實質部分，此意味著此類堆疊要求一極高的 86161 1303060 反射率（例如大於50%、較佳大於60%)。應注意，在本文中， 1*貝用付號L 0及L i (其中符號L 0係指’’最近’’堆疊，亦即距離輕 射光束入口表面最近之堆疊）之含義已改變：現指最深堆 ®而L1…Ln係指依次靠近輻射光束入口表面之堆疊。歐洲專 利申請案第EP1067535A2號中使用如下定義：DG1係指對應 於h堆叠的第一資訊記錄/複製裝置導槽内染料層之厚度。 dG2係指對應於堆疊的第二資訊記錄/複製裝置導槽内染 料層足厚度。DL1係指對應於Ll堆疊平坦區域的染料層之厚 度。dL2係指對應於L()堆疊平坦區域的染料層之厚度。以係 指對應於！^堆疊之導槽深度，但對應於L〇堆疊之導槽深度们 …有不同界足。D2係指塗佈一染料層後於染料層表面上 量測的平坦區域與導槽之高度差。將DG2、们及乩2設為約 174、140及120奈米。計算表明··該值在對應於％堆疊的基 板内相當於一約、194奈米之導槽深度g。申請者所實施之量 測結果表明：具有194奈米深導槽的已知媒體之倒置堆叠l。 的反射率僅為空白區域（即無槽區域）反射率的15%_5〇%。此 一結果表明不可能達到所期望的6〇%反射率，其原因在於為 獲仔一相容於雙層DVD_R〇M標準的雙層dvd + r媒體，一聚 焦於下層堆叠資料軌道上之光束應具有夠高之反射率（通 苇大於60/。依賴於上邵L〗層的光透射率）。從製造雙層 DVD + R觀點來看，一隹層结構較佳，亦即，堆疊之 口己錄層位I反射層（一側面而非位於具有導槽結構的基板 側面。 【發明内容】 86161 1303®β〇ΐ64ΐι號專利申請案 ψ. 9. 2、......... 中文說明書替換頁(95年9^) ^ Q_i\j正警換頁 ^ ____ 11 __ I _ _1 _ 所提及類型的光資料儲存媒 ,ΛΛ6„Αχ 者孖媒也，孩媒體之記錄堆疊L〇在波長 、’々為65 5奈米的輻射光束照射 ^ 下具有一高於25〇/〇且較佳高於 50 反射值。 在於覆蓋有金屬之導槽充當轉射光束之波導，藉此，因該光 學效應（例如偏光之改變）而降低有效反射率。t導槽深度大 於200奈米時，該光學效應可再導致反射率增大。 在-實施例中，GL0小於80奈米且第一“導槽具有一小於 本發月ή的可藉由本文【發明所屬之技術領域】 中所闇釋之光儲存媒體而實現，該媒體之特徵為第—L。導槽 之深，小㈣0奈米。為達到—高反射值，本發明建議使 ^導1。根據計算，深於2叫米之導槽亦可實現高反射 。i· k t作母模及 >王射模制觀點看，該類型導槽較難於製 作。當導槽深度超過⑽奈米時，反射率降低，其原因可能 350奈米的全寬半極大FWHM寬度Wlq。對於一寬度小於35〇 奈米的導槽’其深度應小於8〇奈米。當導槽相對較寬（例如 500-600奈米）時，導槽深度接近1〇〇奈米較為適宜且仍具有足 夠之反射率。當導槽寬度較小時，類似於波導之效應會起更 加明顯之作用，藉此可降低有效反射率。若導槽深度過淺， 將導致徑向誤差信號（推挽）及顫抖信號的倒置。驅動器應糾 正該些錯誤。 在另一實施例中’ 25奈米<gl〇<40奈米且第一反射層包含 一金屬並具有大於50奈米之厚度。在該實施例中，可獲得一 極高反射值’藉此可實現與DVD雙層唯讀（亦即，視頻光碟 及ROM)標準之相容性。無需額外量測，減小深度之導槽似 86161-950929.doc

1303勒^)16411說專利申請案1|5* 中文說明書替換頁(95年9月）[ 乎具有一相對較低的光學調變率（亦即，標記區與非標記區 門之光對比）。實驗表明：對於（例如）一深度為h奈米的導 槽’平坦區域與導槽上之調變率為1 0%。 在另一實施例中，可記錄型Lg記錄層包含一染料層並具有 一介於70奈米至1 50奈米間之厚度（於平坦區域量測）。當使用 孩厚度範圍時，可於染料層内實現適當之標記格式。當使用 巧堆$時’良好的調變率可與大幅減小之導槽深度相組合。 ★己錄係發生於平坦區域，相對於記錄於導槽内者，可實現 、 崔的调變符號（即自高至低記錄）。該方法之額外優點 二推挽式仏號具有正確符號且光碟驅動器内無需採取措施 來倒置推挽符號。 可於對置於第一反射層所在側面之Lg記錄層另一側面設 介電層。該結構之優點在於可獲得一更佳之調變率。該 介電層厚度介於5奈米至120奈米之間較佳。 广-實施例中，可於對置於第一反射層所在側面之】 二：：另—側面設置一包含一金屬的第二反射層。該第二』 主二旱：介於5奈米至15奈米之間較佳。該第二反射糊 要包卜選自Ag、Au、Cu、A1組群之金屬 在於L°堆疊具有一更高之反射率。若欲達到… 口陡此，需在堆疊設計中做若干小修改。 、在倒置L。堆疊中使用淺導槽的—額外優點為： ^反射中較少觀測到導槽之顫抖變化。可田 槽内之额外資訊，例如—位址或時間信號=來調變導 度〜為16。奈米的導槽時’在其週期相同：當使用-深 j於頦抖的信號中可觀 86161.950929.do, -10- 1303060 一深度Glg為l60奈米的導槽時，在其週期相同於顫抖的信 唬中可觀測到1 5%的變化。當導槽深度為3 5奈米時，基 本上無此變化。 【實施方式】 圖1所示為未依據本發明而使用一導槽深度Gu為126奈米 <基板時倒置LGDVD+R堆疊之實驗結果。導槽區域之反射 率、’々為玉白區域（反射鏡）反射率的丨5%。該反射值不可接 受。 圖2所示為倒置lgDVD+IU^疊之實驗結果。實驗中根據本 發明使用一導槽深度約為35奈米的DVD+Rw基板。導槽區 域之反射率約為空白區域（反射鏡）反射率的85%，該反射率 顯著高於較深的導槽，且該光碟仍顯示足夠之推挽信號， 因此可實現信號追蹤。儘管調變率看似相對較低（1〇%，uT 載體雜訊比CNR約為30 dB)，但實驗表明可以寫入資料，而 若使用圖5及圖6之堆疊設計，則可獲得一高調變率。 L0基板31a具有深度為35奈米且全寬半極大（FWHM)寬度 WLG為300奈米的導槽、一厚度為1〇〇奈米的Ag反射層39、及 一厚度為80奈米的偶氮染料記錄層35，及一保護層。染料 層通常使用酞菁染料、偶氮類、斯誇琳類、吡洛甲基 (pyiromethene)類及其他具有所期望性質的有機染料。 圖3所示為一種用於記錄的多層堆疊光資料儲存媒體％。 在記錄期間，一聚焦輻射光束（即一波長約為655奈米的雷 射光束40)射入該媒體30的一入口表面41。該媒體包含第I 基板3 1a，該第一基板3 la之一側面上設置有一包含一可記 86161 -11 - 1303060 錄類型lg記錄層35(亦即—偶氮染料層）之稱作l。的第一記錄 堆疊33。該％記錄層形成於第_L。導槽恤内，而第一反射 層39則位於LQ記錄層35與第一基板…之間。該媒體進一步 包含第二基板3lb，㈣二基板之—側面上設置有—包含一 可記錄，染料紅,記錄層34之稱作W第二記錄堆疊 32。第二1己錄堆疊l#位於一較L。記錄堆疊33更靠近於入 口表面41之位置且形成於第二Li導槽37内。 一厚度約為40微米的透明間隔層36夾於記錄堆疊32與記 錄堆疊33之間導槽38a的深度為35奈米。應注意， 導槽深度界足在L!記錄層3 4與透明間隔層3 6之間反射層厚 度的一半處。可按下列步驟製造媒體：間隔層36或包含用 於lg的第一導槽（亦稱為前導槽）或在間隔層36塗佈h後，將 該用於L0的第一導槽嵌裝入間隔層内。通常，該導槽形成 一螺旋狀。然後，第一記錄堆疊LG沈積於有導槽間隔層上。 最後，塗佈不含導槽的第一基板3 la。該佈置稱為類型工。 圖4所示為一稱為類型2的媒體3〇之變型。類型2基於一倒 置堆®且係本發明之較佳實施例。除一導槽38b位於第一基 板3 la内外，圖3之闡釋適用於該類型。該具有L〇堆疊的第 一基板31a附著於具有Li堆疊的基板上且其中間夾有透明間 隔層36。本文將在其他段落參照.圖5及圖6論述稱作堆疊i、 堆® 2及堆$ 3的特定合適之堆疊設計。兩種類型光碟的間 隔層厚度較佳為40微米至70微米。一特定實施例可為： 厚度為80奈米的染料層/厚度為12奈米的Ag基板/紫外 線可固化樹脂（保護層）及 86161 -12- 130货)^16411號專利申請案；胳9.29 中文說明書替換頁(95年9月）:一 , 層。在波長約為655奈米的輻射光束照射下，Li堆疊的有效 反射率為20%，而L〇堆疊的有效反射率（藉由]^堆疊量測）為 21%。 為也夠定址下部L〇堆受’ 一^可*己錄雙層堆疊DVD光碟之上 邵1^堆®應具有高透明度。同時’為達到雙層dvd-R〇m技 術規範，k堆疊應較佳具有至少18%的反射率。本文建議的 堆疊並不侷限於應用在DVD+R-DL(dual_layer)R，而是亦可 適用於任一以有機染料為基礎的（多層堆疊）光記錄媒體内。 圖5 a及圖5 b所示為以下堆疊設計的模型結果： 立拉靜1 · , -基板31a内深度為25奈米至40奈米的導槽， -一厚度為100奈米的光閉合Ag反射鏡。亦可使用其它金屬， 例如Au、Cu或A1， -一平坦區上厚度為130奈米的偶氮染料層，該染料層的折射 率為2.24至0.02ί(λ=655奈米），對應於一典型DVD可記錄染料 層， -厚度為80至120奈米的（ZnS)8G(Si〇2)8❶層，其它^2」的介電 材料亦可獲得相同結果。 該設計將倒置記錄堆疊的高反射率與高調變率組合用於 淺導槽。為獲得正確的調變符號（自高至低記錄），應在該堆 ®之平坦區域（相對於導槽）記錄資料。該設計之額外優點為 推挽#號’’在平坦區上”具有正確符號。參數l定義為： L = (dG-dL)/G，在該公式中心為導槽中染料層厚度，&為平坦 區染料層厚度，及G為導槽深度。該參數為染料沈積於導槽 86161-950929.doc -13- 1303060 L=(dG-dL)/G，在該公式中dG為導槽中染料層厚度，心為平 坦區染料層厚度，及G為導槽深度。該參數為染料沈積於導 槽結構後一用於平整染料層之量測值。通常，染料藉由旋 轉塗佈技術沈積’以及通常該染料層之平整度介於約〇.2及 0.5之間。L = 0表示dG=dL，L=1表示染料層沈積於導槽結構 上後其上表面完全平坦。圖5&將波長為655奈米的輻射光束 知射下平坦區反射率的計算結果顯示為平坦區染料層厚度 \之一函數。圖5b將平坦區調變率的計算結果顯示為平坦 區染料層厚度dL之一函數。圖中水平虛線表示最低期望水 平。應注意，在染料層厚度介於約7(M5〇奈米範圍内可達 到該期望水平。 使用堆疊1獲得的實驗結果為：一 75%的高調變率及一 7〇% 的高反射率。通常，調變率定義為M=(r r n〇-mark Kmark)/Rn〇-mark ，在該公式中及1。1心分別為有一寫入的標記及無標 記時讀出雷射光束的反射率。寫入％記錄層所需的雷射光 束功率僅為7毫瓦，由於Ll堆疊吸收相當大一部分的功率， 鑒於L!堆疊之存在，該較小寫入功率較為有利。 圖6a及圖6b所示為下列堆疊設計之模型結果· 堆疊2 : -基板3 1 a内深度為2 5至4 0奈米的導槽， -一厚度為100奈米的光閉合Ag反射層39，十叮冰 5 4吓可使用其它金 屬，例如Au、Cu或A1， -一平坦區上厚度介於100奈米至13〇奈采 丁、末 < 間的偶氮染料 層’該染料滑之折射率為2 · 2 4至〇 · 〇 2 i，對施、人 1 珂應於一典型染料 86161 1303060 層， -一厚度介於5至1 5皁夹> 〜 Α 亦可使用其 υ π木又間的第二Ag反射層 它金屬，例如Au、Cu或A1。 層 雖然該設計未示於附圖中但闡釋 尚有第三種堆疊設計 於此： 堆堯3 : -基板31a内厚度為25至40奈米的導槽， -一厚度為100奈米的光閉合Ag反射層39,亦可使用其它金 屬’例如Au、Cu或A1， 、 -一平坦區上厚度介於90奈米與！ 60奈米之間的偶氮染料層 35 ’該染料層之折射率為2 24至〇 〇2丨，對應於一典型染^ 層， -一厚度介於5至50奈米之間的Si〇2層，亦可使用其它介電椅 料。 圖7作為一實例示出在波長為6 5 5奈米的輻射光束照射下 一傳統單層堆疊DVD+R光碟的實驗結果。該染料層之折射 率取為2.24至0·02ί(λ=655奈米）。根據該計算結果，當導槽 中該染料層之厚度約為80奈米時，導槽反射曲線72及導槽 調變曲線7 1均處於最佳值。計算得出之反射率與調變率與 實驗獲得之數值極其吻合。為自LG堆疊獲得良好信號品質， 吾人曾試圖獲得高反射率與高調變率（均大於60%)相組合之 堆疊設計。事實證明··在大多數情況下，對於一直通式三 86161 -15 - 1303060 層堆疊設計，導槽内記錄的信號具有錯誤極性（自低至高記 錄’未圖示)。因此，對於淺導槽之情形，可考慮平坦區記 錄或更為複雜之堆疊設計。 —對於上述圖5及圖6之堆疊設計，在調變率與反射率均較 高處，可識別-染料層厚度範圍。應注意，本文建議堆疊 係針對淺導槽最佳化之堆疊。 應注意，上述實施例僅闡釋而非限制本發明，該顧域内 熟諳此技藝者可設計出許多替代實施例且並不背離附隨申 請：利範圍。在本發明申請專利範圍$，括號内的任何參 考付唬不應解釋為限定本申請專利範圍。「包含」一字並不 排除一項申請專利範圍内所列元件或步驟外其他元件或步 驟之存在。一元件或步驟前的”一"一字並不排除複數個元 :之存在。在相互不同的巾請專利範圍附屬項内列舉特定 量測值之單純事實並不表明不能有效組合使用該些量測 值0 本1明Μ釋—種藉由一射入媒體入口表面的聚焦輻射光 束來記錄及讀取資料的多層堆疊光資料儲存媒體。該光資 枓儲存媒體具有m該第—基板之—側面上設置 作L。的第—記錄堆疊，該第_記錄堆疊包含一形成 於第—L。導槽的可記錄類型L。記錄層。-第-反射層位於L〇 :錄層與第一基板之間。該媒體還具有-第二基板，在該° 、 之幻面5又置有一稱作L,的第二記錄堆疊，該第 —己錄堆疊位於較該L〇記錄堆疊更接近於入口表面之位置 且形成於一 M ^ r ^ ju 一 Μ導t内。一透明間隔層夾於兩個記錄堆 86161 -16 - 1303060 疊之間。該第一L()導槽之深度gL()小於100奈米。藉此方式， L 0堆疊可在波長約為6 5 5奈米的輻射光束照射下獲得一相對 較高之反射值。 【圖式簡單說明】 〜 上文參照附圖詳細闡釋本發明，圖式中： ‘ 圖1展示一倒置LqDVD+r堆疊之空白區域（反射鏡）及導槽 區域的反射率。導槽深度為126奈米，導槽區域之反射率僅 - 約為空白區域之反射率的丨5 %， ， 圖2展示一倒置L〇DVD+R堆疊之空白區域（反射鏡〕及導槽 籲 區域的反射率。導槽深度為35奈米。導槽區域之反射率約 為艾白區域之反射率的8 5 %， 圖3示意性展示本發明一實施例中一媒體剖面圖， 圖意性展示本發明一實施例中一媒體倒置、堆疊剖面 · 圖， 圖5a及圖5b展示本發明一㈣設計的模型研究計算結 果， 圖6a及圖6b展示本發明另一堆疊設計的模型研究計算# ♦ 果， 、、口 圖7展示-單層DVD+R參考光碟的計算反射曲線及調變曲 ‘ 線0 【圖式代表符號說明】 30 多層堆疊光資料儲存媒體 · 第一基板 - 315 第二基板 86161 -17- 第二記錄堆疊 第一記錄堆疊 可記錄偶氮染料型^記錄層 可記錄型記錄層 透明間隔層 第二導槽 第一 導槽 第一反射層 雷射光束 入口表面 導槽 導槽調變曲線 導槽反射曲線 -18-

Claims (1)

130 爾 丨6411號專利申請案 _專利範圍替換本(97年9月） 拾、申請專利範圍： 一種用於藉由記錄及讀取期間一射入媒體入口表面之聚焦 輕射光束來記錄及讀取資料的多層堆疊光資料儲存媒體， 該光資料儲存媒體包含： -一第一基板’其一側面上設置有： -一稱作L0的第一記錄堆疊，其包含··一形成於第一^ 導槽内的了 δ己錄型L0㊂己錄層，該記錄層包含一染料，及一 位於該L〇記錄層與該第一基板之間的第一反射層， -一第二基板，其一側面上設置有： --稱作LM第二記錄堆疊，其包含：—可記錄型^記錄 層，該第二記錄堆疊位於較該“記錄堆疊更接近於入口表 面之位置且形成於一第二^導槽内， -一夾於該記錄堆疊之間的透明間隔層，該透明間隔層具 有實貝上大於該聚焦輻射光束之聚焦深度的厚度， 該媒體之特徵為，該第一 ！^導槽深度Gl〇小於1〇〇奈米。 2.根據申請專利範圍第1項之多層堆疊光資料健存媒體，其中 GL〇小於80奈米及該第一L〇導槽之全寬半極大寬度^小於 350奈米。 3. 根據中請專㈣圍第1項或第2項之多層堆疊光資料儲存媒 體，其中25奈米<Gl〇<40奈米及該第一反射層包含一金屬 層且具有一大於50奈米之厚度。 4. 根據中請專利範圍第丨或2項之多層堆疊光資料儲存媒體， 其中該可記錄類型L〇記錄層具有一於導槽平坦區量測介於 70奈米至150奈米間之厚度。 86161-970905.doc 1303060 5·根據申請專利範圍第1或2項之多層堆疊光資料儲存媒體， 其中在對置於該第一反射層所在側面之該L〇記錄層之一側 面設置有一介電層。 6·根據申請專利範圍第5項之多層堆疊光資料儲存媒體，其中 該介電層之厚度介於5奈米至120奈米之間。 7.根據申請專利範圍第1或2項之多層堆疊光資料儲存媒體， 其中在對置於該第一反射層所在側面的該L〇記錄層之一側 面設置有一包含一金屬層的第二反射層。 8·根據申請專利範圍第7項之多層堆疊光資料儲存媒體，其中 該第二反射層之厚度介於5奈米至丨5奈米之間。 9_根據申請專利範圍第7項之多層堆疊光資料儲存媒體，其中 該第二反射層主要包含選自Ag、Au、Cu、A1組群之一金屬。 10·根據申請專利範圍第1或2項之多層堆疊光資料儲存媒體， 其中在一波長約為65 5奈米的輕射光束照射下該堆疊之有 效反射率至少為〇. 1 8。 11·一種將申請專利範圍第i或2項之光資料儲存媒體用於多層 堆豐圮錄之使用方法，其中在一波長約為655奈米的輻射光 束照射下該第一L〇記錄堆疊之反射率至少為0.5，以及該L〇 記錄層内記錄標記之調變率至少為0·6。 86161-970905.doc -2 -