专利名称：增加光盘片记录密度的方法
发明的领域本发明提供一种增加光盘片记录密度的方法及其结构，尤指一种藉由缩小激光束照射于光盘片数据记录区表面所形成的激光光点的尺寸来增加光盘片的记录密度的方法及其结构。
背景说明随着多媒体(multimedia)应用信息的普及，许多数据都含有大量的文字、声音及影像，因此对数据储存媒体的发展均系集中在提高储存密度及存取速度。由于光盘(compact disk)具有储存密度高、体积小、储存期限长、成本低廉、高兼容性以及错误率低等优点，因此已成为目前可携式光信息储存主要的记录媒体。
请参考
图1，图1为一现有光盘10的剖面示意图。光盘10包括一基板12，一下介电层14设于基板12的上，一记录层16设于下介电层14的上，一反射层18设于记录层16的上，以及一上介电层20设于反射层18的上。光盘10是利用由一光学读写头21发出的激光束穿过下介电层16而照射于记录层18上，来将一数据记录至记录层16中，或读取记录层16所储存的数据。
由于光盘的记录密度主要是决定于激光束照射于光盘表面的激光光点的尺寸，而光学读写头所发出的激光束于光盘表面可形成的最小激光点则又受限于激光束的绕射极限。此外，激光束的绕射极限与激光束的波长(λ)、光学读写头的物镜(objective lens)的数值口径(numeric aperture，NA)的关为0.6λ/NA，因此目前提高光盘片记录密度的方法大多是利用降低激光束的波长或提高物镜的数值口径来达成。然而目前短波长半导体激光技术尚未成熟，而制作大数值口径的物镜的解决方式，不但困难度较高而且价格亦非常地昂贵，使得光盘的记录密度仍受到激光束的绕射极限的限制。
发明概述本发明的主要目的在提供一种增加光盘片记录密度的方法及其结构，以解决上述现有技术的问题。
本发明提供一种增加光盘片记录密度的方法及结构。该方法是先于一包括一数据记录区的基板上进行一薄膜成长制造工艺，以于该数据记录区上形成一遮蔽薄膜层。该光盘系利用由一光学读写头发出的激光束穿过该遮蔽薄膜层而照射至该数据记录区，来将一数据记录至该数据记录区上或读取该数据记录区上的数据。当该激光束照射于该遮蔽薄膜层上时，该遮蔽薄膜层的一预定区域会由固态转变至熔融态，而当该激光束离开该预定区域的后，该预定区域会由熔融态转变回固态。由于遮蔽薄膜层处于熔融态时对激光束的透射系数小于处于固态时，因此仅有一部分的激光束穿过该遮蔽薄膜层而照射于该数据记录区上，使得照射于该数据记录区上的激光光点的尺寸小于激光束照射于光盘表面所形成的激光光点的尺寸。本发明可以在不变更光学读写头的结构下，缩小该光盘的记录尺寸，进而提高该光盘的记录密度与容量。
本发明是在该光盘片的数据记录区上形成该遮蔽薄膜层以增加该光盘片的记录密度。当光学读写头发出激光束来记录或读取信号时，激光束将先通过该遮蔽薄膜层再聚焦到该数据记录区上。由于该遮蔽薄膜层会遮蔽一部分的激光束，使得照射到该数据记录区上的激光光点的尺寸小于激光束照射于光盘表面所形成的激光光点的尺寸，因此本发明可以突破激光束的绕射极限的限制，并且在不变更光学读写头的结构下，形成一具有更小口径的激光束，使得该光盘的记录尺寸得以缩小，进而提高该光盘的记录密度与容量。
附图的简单说明图1为现有光盘的剖面示意图。
图2至图6为本发明应用于一空气面入射可擦拭型光盘的示意图。
图7为本发明应用于一空气面入射写一次型光盘的示意图。
图8与图9为本发明应用于一空气面入射只读型光盘的示意图。
图10与图11为本发明应用于一基板入射写一次型光盘的示意图。
图12为本发明应用于一基板入射可擦拭型光盘的示意图。
附图的符号说明10 光盘 12 基板14 下介电层 16 记录层18 反射层20 上介电层21 光学读写头30 光盘32 基板 34 开口36 轨道 38 黏合层39 反射层40 下介电层42 记录层43 上介电层44 遮蔽薄膜层46 保护层49，50，51，52，54 电射光点55 光学读写头60 光盘61 光学读写头62 基板64 黏合层66 反射层68 记录层70 遮蔽薄膜层72 保护层74，76 遮蔽薄膜层80 光盘 81 光学读写头82 基板 84 开口88 孔洞 89 黏合层90 反射层92 遮蔽薄膜层94 保护层95，96 激光光点130 光盘 132 基板134 开口 136 轨道138 遮蔽薄膜层 140 记录层142 反射层 144 保护层146 光学读写头 147，148 激光光点150 光盘 152 基板158 遮蔽薄膜层 160 下介电层
162 记录层 164 上介电层166 反射层 168 保护层170，172 激光光点175 光学读写头发明的详细说明请参考图2至图6，图2至图6为本发明应用于一空气面入射可擦拭型光盘30的示意图。如图2所示，图2为一用来制作光盘30的基板32的俯视图。基板32包括一开口34设于基板32的中心，以及一螺旋状的预设轨道(pre-groove)36设于基板32上。如图3所示，首先依序于基板32上形成一黏合层38，于黏合层38上形成一反射层39，于反射层39上形成一下介电层40，于下介电层40上形成一记录层42，以及于记录层42上形成一上介电层43。其中基板32表面上另可包括一微刮痕(micro-scratch)结构，用来增加黏合层38于基板32表面的附着力。
由于一个良好的黏合层38必须具有足够的黏合度以避免黏合层38自基板32上剥落，因此在本发明的优选实施例中，可用来形成黏合层40的材料包括氮化硅(silicon nitride，SiNx)、氧化硅(silicon oxide，SiOx)、硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO2)、氧化钛(Titanium oxide，TiOx)或碳化物(carbide)。而反射层39是用来反射读写数据的激光束，因此反射层39是以具有高反射率的铝(aluminum，Al)、铜(copper，Cu)、银(silver，Ag)、金(gold，Au)或铂(platinum，Pt)金属或上述金属中的一种以上的合金材料、或其氮化物所构成。
记录层42是由一相变材料或一磁光材料(magneto-optical materials)所构成。其中相变化材料是由一包括碲(tellurium，Te)、锗(germanium，Ge)、锑(stibium，Sb)合金系列、铟(indium，In)、银、碲、锗、锑合金系列，或是上述数种金属合金的氧化物或氮化物所构成。而磁光材料则为一包括铁(iron，Fe)、钴(cobalt，Co)、碲合金系列或铂、钴合金系列的材料所构成。而由于上介电层43与下介电层40是用来控制记录层42的冷却特性，因此一般包括氮化硅、氧化硅、硫化锌-二氧化硅、氧化钛或碳化物。
如图4所示，本发明是先进行一物理沉积制造工艺，于上介电层43上形成一遮蔽薄膜层44，接着在遮蔽薄膜层44上形成一保护层46。遮蔽薄膜层44是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金或是银、碲、锗、锑、锗、IIB、IIIB族的其中数种金属所形成的合金材料所构成。而用来形成遮蔽薄膜层44的方法可为一物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)制造工艺或溅射(sputtering deposition)制造工艺。请参考图5与图6，图5为一光学读写头55的激光束照射于光盘30的剖视图，图6为光学读写头55的激光束照射于光盘30上的俯视图。如图5所示，光盘30是利用光学读写头55发射的激光束穿过遮蔽薄膜层44照射于记录层42上，来将一数据记录至记录层42中，或读取记录层42的数据。
当光学读写头55读取数据时，激光束是照射在以一预定的速率旋转的光盘30上。因此随着光盘30不停地旋转，激光束照射于光盘30的位置亦将不停地变换。如图6所示，在t0，t1和t2三个时间点，激光光点在光盘30上的位置分别为49，50和51。当激光光点移动到50的位置时，受激光光点照射区域的遮蔽薄膜层44会因激光光点照射的时间不同，而有不同的温度，即靠近位置49的区域比靠近位置51的区域受到激光光点较长时间的照射，因此在位置50的区域中遮蔽薄膜层44系呈现温度分布不均的情形。部分位于位置50内的遮蔽薄膜层44(激光光点50内非斜线的区域)会由稳定固态暂时转换到熔融态，而遮蔽薄膜层44的其余部分(位置50内斜线的区域)则因受到激光束照射时间不足而处于固态(位置50内斜线的区域)。此外，随着光盘30不停地旋转，当激光束的位置由49转换到激光光点50时，在位置49内且未受到激光光点照射的遮蔽薄膜层44将由熔融态逐渐转换成固态。
由于遮蔽薄膜层44是由碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列或是银、碲、锗、锑、锗、IIB、IIIB族的其中数种金属所形成的合金材料所构成，而这些合金材料从固态转换成熔融态时，会释放出潜热(latent heat)，因此其由固态转换成熔融态为一非线性(non-linear)变化过程。而且不论是碲、锗、锑合金或铟、银、锑、碲合金材料，处于固态时对激光束的透射系数皆大于处于熔融态时，因此仅有照射于斜线区的激光束会穿透遮蔽薄膜层44及上介电层43而照射于记录层42，使得照射于记录层42上的激光光点52的尺寸小于激光束照射于遮蔽薄膜层44表面所形成的激光光点54的尺寸。也就是说，遮蔽薄膜层44可以缩小由光学读写头55发出的激光束的口径。由于本发明经由遮蔽薄膜层44缩小读写数据的激光束的口径，因此光盘30的记录尺寸可以缩小，以增加记录密度与容量。
请参考图7，图7为本发明应用于一空气面入射写一次型光盘60的示意图。本发明首先于一用以制作光盘60的基板62上形成一黏合层64，以增加后续形成于黏合层64上的薄膜与基板62的黏合力。接着再于黏合层64上形成一反射层66，以反射读写数据的激光束。然后于反射层66上形成一记录层68用来储存数据。随后于记录层68上形成一遮蔽薄膜层70，并于遮蔽薄膜层70上形成一保护层72，用来避免光盘60受到光学读写头61的碰撞而损坏。其中用以制作光盘60的基板62具有与基板32(如图2所示)相同的结构。
记录层68是由一有机染料高分子或一相变材料所构成。其中相变材料是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列的材料所构成。遮蔽薄膜层70是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列的材料所构成，或是上述数种金属合金的氧化物或氮化物。由于遮蔽薄膜层70处于固态时对由光学读写头61发出的激光束的透射系数皆大于处于熔融态时，因此照射于遮蔽薄膜层70上的激光束仅有一部分会穿透遮蔽薄膜层70而照射于记录层68，使得照射到记录层68的激光光点76的尺寸小于照射于遮蔽薄膜层70上的激光光点74的尺寸。由于本发明经由遮蔽薄膜层70缩小读写数据的激光束的口径，因此光盘60的记录尺寸可以缩小，以增加记录密度与容量。
请参考图8与图9，图8与图9为本发明应用于一空气面入射只读型光盘80的示意图。如图8所示，图8为一用来制作光盘80的基板82的俯视图。基板82包括一开口84设于基板82的中心，以及多个预设于基板82上且成螺旋状环绕的孔洞(pre-pit)88。其中孔洞88代表着光盘80所储存的数字型数据。如图9所示，图9为光盘80的局部剖面图。首先于基板82上形成一黏合层89，以增加后续形成于黏合层89上的薄膜层与基板82的黏合力。接着再于黏合层89上形成一反射层90，以反射由一光学读写头81发出用来读写数据的激光束。然后进行一物理沉积制造工艺，于反射层90表面形成一遮蔽薄膜层92。最后在遮蔽薄膜层92上形成一保护层94，以避免光盘80受到读取数据的光学读写头81的碰撞而损坏。
遮蔽薄膜层92是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列的材料所构成。由于遮蔽薄膜层92处于固态时对激光束的透射系数皆大于处于熔融态时，因此照射于遮蔽薄膜层92上的激光束仅有一部分会穿透遮蔽薄膜层92而照射于基板82上的孔洞88，使得照射到孔洞88的激光光点95的尺寸小于照射于遮蔽薄膜层92上的激光光点96的尺寸。由于本发明经由遮蔽薄膜层92缩小读写数据的激光束的口径，因此光盘80的记录尺寸可以缩小，以增加记录密度与容量。
请参考图10与图11，图10与图11为本发明应用于一基板入射写一次型光盘130的示意图。如图10所示，图10为一用来制作光盘130的基板132的俯视图。基板132包括一开口134设于基板132的中心，以及一螺旋状的预设轨道136设于基板132上。如图11所示，图11为光盘130的局部剖面图。本发明首先进行一物理沉积制造工艺，于基板132上形成一遮蔽薄膜层138。接着再于遮蔽薄膜层138上形成一记录层140用来储存数据。然后于记录层140上形成一反射层142，以反射由一光学读写头146发出用来读写数据的激光束。最后于反射层142上形成一保护层144。
遮蔽薄膜层138是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列或是银、碲、锗、锑、锗、IIB、IIIB族的其中数种金属所形成的合金材料所构成。由于遮蔽薄膜层138处于固态时对读取数据的激光束的透射系数大于处于熔融态时，因此照射于遮蔽薄膜层138上的激光束仅有一部分会穿透遮蔽薄膜层138而照射于记录层140，使得照射到记录层140的激光光点147的尺寸小于照射于遮蔽薄膜层140上的激光光点148的尺寸。由于本发明经由遮蔽薄膜层138缩小读写数据的激光束的口径，因此光盘130的记录尺寸可以缩小，以增加记录密度与容量。
请参考图12，图12为本发明应用于一基板面入射可擦拭型光盘150的示意图。本发明首先进行一物理沉积制造工艺，于一用以制作光盘150的基板152上形成一遮蔽薄膜层158。然后依序于遮蔽薄膜层158上形成一下介电层160，于下介电层160上形成一记录层162，于记录层162上形成一上介电层164，于上介电层164上形成一反射层166，以及于反射层166上形成一保护层168。其中用以制作光盘150的基板152具有与基板132(如图10所示)相同的结构。而记录层则是由一相变材料或一磁光材料所构成。
遮蔽薄膜层158是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列或是银、碲、锗、锑、锗、IIB、IIIB族的其中数种金属所形成的合金材料所构成。由于遮蔽薄膜层158处于固态时对激光束的透射系数大于处于熔融态时，因此照射于遮蔽薄膜层158上的激光束仅有一部分会穿透遮蔽薄膜层158而照射于记录层162，使得照射到记录层162的激光光点172的尺寸小于照射于遮蔽薄膜层158上的激光光点170的尺寸。由于本发明经由遮蔽薄膜层158缩小读写数据的激光束的口径，因此光盘160的记录尺寸可以缩小，以增加记录密度与容量。
相比于现有技术，本发明是在光盘的数据记录区上形成一遮蔽薄膜层，当激光束在记录或读取光盘所储存的数据时，激光束将先通过遮蔽薄膜层再聚焦到该数据记录区上。由于该遮蔽薄膜层会遮蔽一部分的激光束，使得照射到该数据记录区上的激光光点的尺寸小于照射至该遮蔽薄膜层上的激光光点的尺寸，因此本发明可以产生一具有更小口径的激光束，并可在不变更光学读写头的结构下，缩小该光盘的记录尺寸，以增加该光盘的记录密度与容量。
以上所述仅本发明的优选实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种增加光盘片记录密度的方法，该方法包括下列步骤提供一基板；于该基板上形成一遮蔽薄膜层，该遮蔽薄膜层的稳定态为一第一状态；以及于该遮蔽薄膜层上形成一数据记录区；其中该光盘是利用一激光束穿过该遮蔽薄膜层照射至该数据记录区上，来将一数据记录至该数据记录区或读取该数据记录区的数据，当该激光束照射于该遮蔽薄膜层上时，该遮蔽薄膜层的一预定区域会由该第一状态暂时转变至一第二状态，使穿透该遮蔽薄膜层而照射到该数据记录区上的激光光点小于照射至该遮蔽薄膜层上的激光光点，以增加该光盘的记录及读取密度，而当该激光束离开该预定区域的后，该预定区域会由该第二状态转变回该第一状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中该第一状态为固态，而该第二状态为熔融态，且该第一状态转换到该第二状态为一非线性变化的过程。
3.如权利要求1所述的方法，其中该第一状态的透射系数大于该第二状态的透射系数，使得穿透该遮蔽薄膜层而照射到该数据记录区上的激光光点的尺寸小于照射至该遮蔽薄膜层上的激光光点，进而缩小该光盘片的记录尺寸。
4.如权利要求1所述的方法，其中该遮蔽薄膜层是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列或是银、碲、锗、锑、锗、IIB、IIIB族的其中数种金属所形成的合金的材料所构成。
5.如权利要求1所述的方法，其中形成该数据记录区的方法包括下列步骤于该遮蔽薄膜层上形成一记录层；以及于该记录层上形成一反射层。
6.如权利要求5所述的方法，其中该反射层是由铝、铜、银、金或铂金属或包括上述金属中的一种以上的合金材料或其氮化物所构成。
7.如权利要求5所述的方法，其中该记录层是由一包括碲、锗、锑合金系列或铟、银、锑、碲合金系列或是上述数种金属合金的氧化物或氮化物的相变化材料所构成。
8.如权利要求1所述的方法，其中形成该数据记录区的方法包括列步骤于该遮蔽薄膜层上形成一第一介电层；于该第一介电层上形成一记录层；于该第记录层上形成一第二介电层；以及于该第二介电层上形成一反射层。
9.如权利要求8所述的方法，其中该记录层是由一包括铁、铽、镝、铋、钴合金系列或铂、钴合金系列的磁光材料所构成。
10.如权利要求8所述的方法，其中该第一介电层以及该第二介电层是由氮化硅、氧化硅、硫化锌-二氧化硅、氧化钛或碳化物所构成。
全文摘要
一种增加光盘片记录密度的方法及其结构。本发明是先于一光盘基板上形成一遮蔽薄膜层，使得激光束穿过该遮蔽薄膜层照射至该光盘基板读写数据时，该遮蔽薄膜层的一预定区域会由固态转变成熔融态，而当该激光束离开该预定区域后，该预定区域会再由熔融态转变回固态。本发明即利用该处于熔融态的遮蔽薄膜层对激光束的透射系数(transmittance)较小的现象，使得照射于该光盘基板的激光光点(laser spot)的尺寸小于激光束照射于该遮蔽薄膜层表面所形成的激光光点的尺寸。因此本发明可在不变更光学读写头的结构下，形成一更小口径的激光束，使得该光盘片的记录尺寸得以缩小，增加该光盘片的记录密度与容量。
文档编号G11B7/24GK1444209SQ0210716
公开日2003年9月24日 申请日期2002年3月12日 优先权日2002年3月12日
发明者刘家瑞 申请人:达信科技股份有限公司