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CN1284160C - 光学式可记录媒体 - Google Patents

光学式可记录媒体 Download PDF

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CN1284160C
CN1284160C CNB021060444A CN02106044A CN1284160C CN 1284160 C CN1284160 C CN 1284160C CN B021060444 A CNB021060444 A CN B021060444A CN 02106044 A CN02106044 A CN 02106044A CN 1284160 C CN1284160 C CN 1284160C
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Abstract

一种光学式可记录媒体，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层，记录层位于一透明基底之上，其结构依次包括一第一透明层、一第一半反射层、一介电层、一反射层以及一材质层。当一写入光束照射记录层时，第一半反射层与透明层会因写入光束带入的能量而发生反应，生成一第二半反射层，第二半反射层的生成而造成读取光束照射时产生光波的相位移而反转记录层的反射特性。

Description

光学式可记录媒体
技术领域
本发明是有关于一种光学式可记录媒体(Optical RecordableMedia)的结构及其记录方法，特别是有关于一种利用无机材料所制造的光盘片，适用于以光学式的方法记录数据。
背景技术
可记录式盘片(Recordable Disc)由于具有储存容量大、保存容易、成本低廉等优点，已逐渐取代一般传统的磁性储存媒体而成为现代人不可或缺的储存媒体之一。公知的可记录式盘片是以有机染料来形成一可记录层，有机染料会吸收特定波长的光线而发生转变，因此，可以利用此一特定波长的光束将数据写入。但是，利用有机染料形成的记录层会不断的吸收到特定波长的光线，而慢慢的发生转换。因此，利用有机染料制作的可记录式盘片的寿命有限，而且，特别是曝晒到太阳光或包含特定波长的光线的光源的时候，可记录式盘片的寿命更会缩短。
除此之外，有机染料还存在两个问题，那就对于运用到高密度数据记录及高写入速度盘片的适用性。在欲提高盘片数据记载密度时，沟槽/平坦面(Groove/Land Space)均需变窄，这对分子尺寸大的有机染料而言，以旋涂(Spin Coating)的方式将有机染料涂布于沟槽之内相当的困难。另外，更高的数据记录密度也需要更快速的记录速度来加以配合，但是，对有机染料而言，因此在高速度记载数据和记录数据的稳定性间取得平衡是相当的困难。因此，一些无机的材料被发展出来制造可记录式盘片的记录层，以来解决有机染料盘片在提高数据记载密度和提高记载速度上所遇到的瓶颈。
无机的材料所形成的记录层不是以特定波长的光束照射而进行数据的写入，是以光束中的能量使无机材料产生相变化而进行数据的记录。例如美国专利第4451914号及第4451915号所公开的，利用写入激光束在其有反射性质的记录层上形成一个洞，而形成了抗反射位置的熔损式(Ablation)可记录式盘片。又例如美国专利第4499178号所公开的利用两层含不同金属的材质，在激光的照射下形成一合金而改变反射特性的双层合金法(Alloying of Bilayer)。再例如美国专利第5188923号所公开的在基底上方形成不连续岛状的金属层，在未写入数据的部分为抗反射状态，以一激光束进行数据的写入，不连续岛状的金属层会连结而形成一强反射的金属层。
如美国专利第4451914号及第4451915号所公开的一熔损式可记录式盘片的记录方式在记录层上以激光烧熔出孔洞来写入数据。原位于孔洞位置的记录层的材质堆积于孔洞两侧的记录层之上而形成凸起。记录层为一反射层，孔洞形成一穿透的位置，凸起无法如记录层般的均匀反射，会有散射的情形，这样在数据的判读上会产生困难，且易出现错误。
美国专利第4499178路的双层合金法所需要的写入能量高达200毫瓦至400毫瓦，目前一般所使用的读写机均无法提供如此高的能量，而公知所使用的其它材料也不适用于如此高能量的写入模式。
美国专利第5188923号所公开的将不连续岛状的金属层熔融形成具有反射性的金属层，虽然写入数据所需的能量不高，但是还有其它问题。此专利中所公开的盘片其初始状态为抗反射态，数据写入后转成强反射态，而一般的可记录式盘片的设计为在未写入数据时为强反射性质，数据写入是以光束破坏其反射性而和原来的状况产去差异。一般的可记录式盘片优点为在盘片完成后极易检测盘片是否具有瑕疵，若出现抗反射的部位即表示盘片有瑕疵，需加以淘汰。美国专利第5188923号所公开的盘片的反射特性正好和公知技术相反，如此一来盘片瑕疵的检测变得相当困难，这也是目前市场上贩售的可记录式盘片在未写入数据时均为强反射性质的原因。
上述公知技术的缺点，其实是目前以无机材料制造的可记录式盘片均无法同时克服这些缺点，就此，本发明所公开的可记录式盘片结构及记录方法即在克服上述公知的缺点。
发明内容
由于目前以无机材料制造的可记录式盘片均无法同时克服这些缺点，有鉴于此，本发明的目的在提供一种光学式可记录媒体及其记录方式，可以利用一般光学镀膜材料及搭配膜层设计，可达到可写入一次的目的，同时不具有前述各项的缺点。
本发明的另一目的在提供一种光学式可记录媒体及其记录方式，可以以低能量的光束进行写入的动作。
本发明的又一目的在提供一种光学式可记录媒体及其记录方式，可符合现行光驱(CD-R或DVD-R)的读写规格及未来更高密度的光记录媒体的需求。
本发明的再一目的在提供一种光学式可记录媒体及其记录方式，具有高反射性、低写入功率、高信号调变(High Signal Modulation)且和公知的盘片具有相同的调变极性(Modulation Polarity)
本发明所提供的一种光学式可记录媒体，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层。记录层结构位于一第一透明基底上，依次包括第一透明层、第一半反射层、第一介电层、反射层以及材质层。其中，第一透明层的材质可以为金属、金属合金、半导体材料、金属磷化物及金属砷化物。此第一透明层的材质特别可以选自于硅、锗、磷化锗、磷化铟、砷化镓、砷化铟、铋镓合金、铋铟合金及其任意组合所组成的族群。此第一透明层的厚度约介于1纳米至200纳米之间。
而第一半反射层的材质可以为金属，特别是可以选自于银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。此第一半反射层的厚度约介于5纳米至100纳米之间。反射层的材质也可以为金属，特别是可以选自于银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。反射层的厚度介于1纳米至300纳米之间。
另外，第一介电层的材质则选自于锌、铝、铟、锡、钛、镁、硅的氧化物、硫化物及其任意组合所组成的族群。除此之外，形成此第一介电层的材质更可以为一有机介电材质。而其厚度则是约介于1纳米至300纳米之间。材质层可以为一保护层，其目的可以为其它材质层的保护层，材质层更可以为另一黏合的透明基板。
当一写入光束照射记录层时，上述第一半反射层与上述第一透明层会因写入光束带入的能量而发生反应，生成一第二半反射层。此第二半反射层的生成而造成读取光束照射时产生光波的相位移而转变记录层的反射特性。
本发明所提供的一种光学式可记录媒体，其写入光束所需的能量约在5毫瓦至30毫瓦之间，视所设计材质层的厚度而定。记录层的反射率介于0.2至0.65之间，写入前后的调变最大可达0.6以上。而载体-噪声比(Carrier-Noise Ratio)均可在40dB以上，一般而言可以达到60dB。
本发明所利用的原理为一光束对不同厚度的材质层会有不同的穿透(反射)率。当第一半反射层与第一透明层会因写入光束带入的能量而发生反应，生成第二半反射层，对读取光束而言，在未写入数据的部分，读取光束照射时分别会在反射层、第一半反射层及第一透明层产生反射。在写入数据的部分，仅在第二半反射层和反射层产生反射。第二半反射层的生成和位于其下的介电层的厚度总和而造成读取光束照射时产生光波的相位移而转变记录层的反射特性。
为改善记录膜层的热传特性，以降低记录点的错误判断率，可于第一透明层前先镀上一层介电材质层，以调整记录时的热传模式。
再者，为了提高记录层的反射率，更可于第一透明层前佳镀一层半透反射层，借以达到提高记录层反射率的目标。
除此之外，更可以在第一介电层与第一半反射层间形成一透明层，此一新增的透明层也能达成改善记录膜层的热传特性，以降低记录点的错误判断率的功效。
本发明所公开的各个材料层的厚度可依需要而做调整，本发明的特征在于因写入光束照射而新生成的反射层和位于其下方的介电层的厚度总和会造成读取光束照射时产生光波的相位移而转变记录层的反射特性。因此，上述所公开的范围仅为例式而已，例如，可以调整各个材质层的厚度而使盘片在未记载数据时为抗反射或低反射的状态，在数据写入之后成为强反射的状态，而其写入光束的功率可低至1毫瓦。而所需各材质层的厚度，就可能不在前述的范围内，但此仍属于本发明所公开的专利范围。
附图说明
图1为根据本发明所公开的光学式可记录媒体的剖面示意图；
图2为本发明所公开的光学式可记录媒体写入数据后的剖面示意图；
图3为本发明实施例4所公开的光学式可记录媒体的剖面示意图；
图4为本发明实施例5所公开的光学式可记录媒体的剖面示意图；以及
图5为本发明实施例6所公开的光学式可记录媒体的剖面示意图。
200、302、400、500、600：记录层
202、402、502、602：透明基底
204、304、404、504、604、607：透明层
206、306、314、406、503、506、606：半反射层
208、308、403、408、508、608：介电层
210、410、510、610：反射层
212、412、512、612：材质层
300：写入光束
具体实施方式
本发明所提供的一种光学式可记录媒体，请参照图1，图1为根据本发明所公开的光学式可记录媒体的剖面示意图。此一光学式可记录媒体至少具有一记录层200。记录层200结构位于一透明基底202之上，依次包括透明层204、半反射层206、介电层208、反射层210以及材质层212。其中，透明层204的材质可以为金属、金属合金、半导体材料、金属磷化物及金属砷化物。透明层204的材质特别可以选自于硅、锗、磷化锗、磷化铟、砷化镓、砷化铟、铋镓合金、铋铟合金及其任意组合所组成的族群。透明层204的厚度约介于1纳米至200纳米之间。
而半反射层206的材质可以为金属，特别是可以选自于银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。半反射层的厚度约介于5纳米至100纳米之间。反射层210的材质也可以为金属，特别是可以选自于银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。反射层210的厚度介于1纳米至300纳米之间。
另外，介电层208的材质则选自于锌、铝、铟、锡、钛、镁、硅的氧化物、硫化物及其任意组合所组成的族群。除此之外，形成介电层208的材质更可以为一有机介电材质。而其厚度则是约介于1纳米至300纳米之间。材质层212可以为一保护层，其目的可以为其它材质层的保护层，材质层212更可以为另一黏合的透明基板。
请参照图2，图2为本发明所公开的光学式可记录媒体写入数据后的剖面示意图。当一写入光束300照射记录层302时，半反射层306与透明层304会因写入光束带入的能量而发生反应，生成半反射层314。半反射层314的生成而造成读取光束照射时产生光波的相位移而反转记录层的反射特性。
本发明所提供的一种光学式可记录媒体，其写入光束所需的能量约在5毫瓦至30毫瓦之间，视所设计材质层的厚度而定。记录层的反射率介于0.2至0.65之间，写入前后的调变最大可达0.6以上。而载体-噪声比(Carrier-Noise Ratio)均可在40dB以上，一般而言可以达到60dB。
本发明所利用的原理为一光束对不同厚度的材质层会有不同的穿透(反射)率。当半反射层306与透明层304会因写入光束带入的能量而发生反应，生成半反射层314，对读取光束而言，在未写入数据的部分，读取光束照射时分别会在反射层310、半反射层306及透明层304产生反射。在写入数据的部分，仅在半反射层314和反射层310产生反射。半反射层314的生成和位于其下的介电层308的厚度总和而造成读取光束照射时产生光波的相位移而反转记录层的反射特性。
为改善记录膜层的热传特性，以降低记录点的错误判断率，可于透明层前先镀上一层介电材质层，以调整记录时的热传模式。
再者，为了提高记录层的反射率，更可于透明层前佳镀一层半透反射层，借以达到提高记录层反射率的目标。
除此之外，更可以在介电层与半反射层间形成一透明层，此一新增的透明层也能达成改善记录膜层的热传特性，以降低记录点的错误判断率的功效。
本发明所公开的各个材料层的厚度可依需要而做调整，本发明的特征在于因写入光束照射而新生成的反射层和位于其下方的介电层的厚度总和会造成读取光束照射时产生光波的相位移而反转记录层的反射特性。因此，上述所公开的范围仅为例式而已，例如，可以调整各个材质层的厚度而使盘片在未记载数据时为抗反射或低反射的状态，在数据写入之后成为强反射的状态，而其写入光束的功率可低至1毫瓦。而所需各材质层的厚度，就可能不在前述的范围之内，但此仍属于本发明所公开的专利范围。
实施例1
为了让本发明所提供的光学式可记录媒体及其记录方法更为清楚，兹提供一些较佳实施例说明如下。
请参照图1，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层200。记录层200位于透明基底202上，其结构依次包括透明层204、半反射层206、介电层208、反射层210以及材质层212。其中，透明基底202为厚度约1.2厘米的聚碳酸酯(PC)基底。透明层204为厚度约10纳米至100纳米的硅材质薄层。半反射层206为厚度7纳米至30纳米的金金属层。介电层208为厚度10纳米至150纳米的硫化锌-氧化硅复合薄层。反射层210为厚度约10纳米至100纳米的铝金属薄层。材质层212为一保护层。
以市售的读写光束波长780纳米读写式光驱进行电气特性测试(Dynamic Test)，以4倍速的速度进行写入，写入的功率在14毫瓦至20毫瓦之间。结果发现记录层的反射率介于0.2至0.65之间，调变最大可达0.6以上。另外，由测试中发现，如上述盘片的载体-噪声比均可在45dB以上。
实施例2
请参照图1，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层200。记录层200位于透明基底202之上，其结构依次包括透明层204、半反射层206、介电层208、反射层210以及材质层212。其中，透明基底202为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。透明层204为厚度约10纳米至100纳米的硅材质薄层。半反射层206为厚度约7纳米至30纳米的金金属薄层。介电层208为厚度约10纳米至150纳米的硫化锌-氧化硅复合薄层，介电层208也可为一有机介电材质。反射层210为厚度约10纳米至100纳米的铝金属薄层。材质层212也为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。
以Pulsetech DDU-1000，以1倍速的速度进行写入来进行电气特性测试，读写光束波长650纳米，写入的功率在11毫瓦至20毫瓦之间。结果发现记录层的反射率介于0.2至0.65之间，调变最大可达0.6以上。另外，由测试中发现，如上述盘片的载体-噪声比均可在60dB以上。
实施例3
请参照图1，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层200。记录层200位于透明基底202之上，其结构依次包括透明层204、半反射层206。介电层208、反射层210以及材质层212。其中，透明基底202为厚度约1.2厘米的聚碳酸酯(PC)基底。透明层204为厚度约10纳米至100纳米的硅材质薄层。半反射层206为厚度约7纳米至30纳米的金金属薄层。介电层208为厚度约10纳米至150纳米的硫化锌-氧化硅复合薄层。反射层210厚度约10纳米至100纳米，而反射层210的材质为选自于银、铝、金、铜、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。材质层212为一保护层。
以市售的读写光束波长780纳米读写式光驱进行电气特性测试，以4倍速的速度进行写入，写入的功率在11毫瓦至20毫瓦之间。结果发现记录层的反射率介于0.2至0.65之间，调变最大可达0.6以上。另外，由测试中发现，如上述的部分测试盘片的载体-噪声比均可在45dB以上，最高者可达64dB。
实施例4
请参照图3，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层400。记录层400位于透明基底402之上，其结构依次包括介电层403、透明层404、半反射层406、介电层408、反射层410以及材质层412。其中，透明基底402为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。透明层404为厚度约10纳米至100纳米的硅材质薄层。半反射层406为厚度约7纳米至30纳米的金金属薄层。介电层408为厚度约10纳米至150纳米的硫化锌-氧化硅复合薄层，介电层408也可为一有机介电材质。反射层410为厚度约10纳米至100纳米的铝金属薄层。材质层412也为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。
其中介电层403的功能在改善记录膜层的热传特性，以调整记录时的热传特性。介电层403的材料与介电层408相同，但厚度介于约5纳米至200纳米之间。
以Pulsetech DDU-1000，以1倍速的速度进行写入来进行电气特性测试，读写光束波长650纳米，写入的功率在11毫瓦至20毫瓦之间。结果发现记录层的反射率介于0.2至0.65之间，调变最大可达0.6以上。而其记录点的单位长度散布率(Jitter)较实施例2中的记录层下降0.5-2％。
实施例5
请参照图4，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层500。记录层500位于透明基底502之上，其结构依次包括半反射层503、透明层504、半反射层506、介电层508、反射层510以及材质层512。其中，透明基底502为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。透明层504为厚度约10纳米至100纳米的硅材质薄层。半反射层506为厚度约7纳米至30纳米的金金属薄层。介电层508为厚度约10纳米至150纳米的硫化锌-氧化硅复合薄层，介电层508也可为一有机介电材质。反射层510为厚度约10纳米至100纳米的铝金属薄层。材质层512也为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。
其中半反射层503的功能在提高记录膜层的反射率，以调整记录时的热传特性。半反射层503的材料与半反射层506相同，但厚度介于约5纳米至100纳米之间。
以Pulsetech DDU-1000，以1倍速的速度进行写入来进行电气特性测试，读写光束波长650纳米，写入的功率在11毫瓦至20毫瓦之间。结果发现记录层的反射率较实施例2中的记录层的反射率提高0.03至0.10，其信号调变最大可达0.6以上。
实施例6
请参照图5，此一光学式可记录媒体至少具有一记录层600。记录层600位于透明基底602之上，其结构依次包括透明层604、半反射层606、透明层607、介电层608、反射层610以及材质层612。其中，透明基底602为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。透明层604为厚度约10纳米至100纳米的硅材质薄层。半反射层606为厚度约7纳米至30纳米的金金属薄层。介电层608为厚度约10纳米至150纳米的硫化锌-氧化硅复合薄层，介电层608也可为一有机介电材质。反射层610为厚度约10纳米至100纳米的铝金属薄层。材质层612也为厚度约0.6厘米的聚碳酸酯(PC)基底。
其中透明层607的功能在改善记录膜层的热传特性，以调整记录时的热传特性。透明层607的材料与透明层604相同，但厚度介于约5纳米至50纳米之间。
以Pulsetech DDU-1000，以1倍速的速度进行写入来进行电气特性测试，读写光束波长650纳米，写入的功率在11毫瓦至20毫瓦之间。结果发现记录层的反射率介于0.2至0.65之间，调变最大可达0.6以上。而其记录点的单位长度散布率(Jitter)较实施例2中的记录层下降0.5-2％。

Claims (13)

1、一种光学式可记录媒体，该光学式可记录媒体至少具有一记录层，该记录层位于一第一透明基底之上，其特征是，该可记录媒体的记录层结构依次至少包括：
一第一透明层；
一第一半反射层；
一第一介电层；
一反射层；以及
一材质层，当一写入光束照射该记录层，该第一半反射层与该第一透明层反应生成一第二半反射层而转变该记录层的反射特性，其中，转变该记录层的反射特性是因该第二半反射层的生成而造成读取光束的光波相位移所致。
2、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，形成该第一透明层的材质选自于硅、锗、磷化锗、磷化铟、砷化镓、砷化铟、铋镓合金、铋铟合金及其任意组合所组成的族群。
3、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，该第一透明层的厚度介于1纳米至200纳米之间。
4、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，形成该第一半反射层的材质选自于银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。
5、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，该第一半反射层的厚度介于5纳米至100纳米之间。
6、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，形成该反射层的材质选自于银、铝、金、铬、铜、铟、铱、镍、铂、铼、铑、锡、钽、钨、其任意组合的合金及其任意组合所组成的族群。
7、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，形成该介电层的材质选自于锌、铝、铟、锡、钛、镁、硅的氧化物、硫化物及其任意组合所组成的族群。
8、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，形成该介电层的材质为有机介电材质。
9、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，该介电层的厚度介于1纳米至300纳米之间。
10、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，该材质层可以为一保护层或一第二透明基板。
11、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，更包括在形成该第一透明层前，先形成一第二介电层，其中，该第二介电层的厚度介于5纳米至200纳米之间。
12、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，更包括在形成该第一透明层前，先形成一第三半反射层，其中该第三半反射层厚度介于5纳米至100纳米之间。
13、如权利要求1所述的光学式可记录媒体，其特征是，更包括在形成该第一介电层前，先形成一第二透明层，其中该第二透明层厚度介于5纳米至50纳米之间。
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