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Mehrschichtige optische Platte und Verfahren zu deren Initialisierung - Dokument DE60123859T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60123859T2 31.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001132905
Titel Mehrschichtige optische Platte und Verfahren zu deren Initialisierung
Anmelder Sony Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kurokawa, Sony Corporation, Kotaro, Tokyo, JP;
Yasuda, Sony Corporation, Koichi, Tokyo, JP;
Yamasaki, Sony Corporation, Takeshi, Tokyo, JP;
Yukumoto, Sony Corporation, Tomomi, Tokyo, JP
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Aktenzeichen 60123859
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.03.2001
EP-Aktenzeichen 011051323
EP-Offenlegungsdatum 12.09.2001
EP date of grant 18.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse G11B 7/26(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G11B 7/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige optische Platte mit einer Informationsaufzeichnungsschicht aus einem Phasenänderungsmaterial, das als Aufzeichnungsmaterial dient, und insbesondere betrifft diese ein Verfahren zum Initialisieren einer derartigen mehrschichtigen optischen Platte.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Mit den Fortschritten in der Informations- und Kommunikationsgerätetechnologie kam ein Bedürfnis nach einer optischen Platte mit einer größeren Speicherkapazität auf.

Auf dem Gebiet der doppelschichtigen digitalen vielseitigen Platten (DVDs) wurde eine Speicherkapazität von 8.5 Gbytes erzielt. Jedoch ist die erzielte Kapazität nicht groß genug, um einen Heim-Videorecorder durch einen optischen Plattenrecorder zu ersetzen oder ein High-Vision Rundfunkprogramm aufzuzeichnen.

Um ein 4-stündiges Rundfunkprogramm des gegenwärtigen NTSC Standards mit einer optischen Platte anstatt eines herkömmlichen Heim-Videorecorders aufzuzeichnen, benötigt die optische Platte eine Speicherkapazität von 8 Gbytes oder mehr. Um ein 3-stündiges High-Vision Rundfunkprogramm aufzuzeichnen, wird eine Speicherkapazität von 20 Gbytes oder mehr benötigt.

Mit zukünftigen Fortschritten im Bereich der digitalen Informations- und Kommunikationstechnologie in unserer Gesellschaft wird ein Bedürfnis nach einer aufzeichenbaren optischen Platte mit einer zunehmend größeren Speicherkapazität aufkommen.

Obwohl, wie oben beschrieben ist, in optischen Nur-Lese Platten eine Speicherkapazität von 8.5 Gbytes bereits mit Hilfe einer doppelschichtigen DVD Platte erzielt wurde, beträgt die maximale Speicherkapazität in kommerziell erhältlichen aufzeichenbaren optischen Platten lediglich 5.2 Gbytes. Die kommerziell erhältlichen aufzeichenbaren optischen Platten sind vom Einzelschicht-Typ mit lediglich einer Informationsaufzeichnungsschicht.

In den vergangenen Jahren wurden erhebliche Anstrengungen unternommen um eine optische Platte mit zwei aufzeichenbaren Informationsschichten bereitzustellen und einige dieser Bemühungen finden sich in Publikationen wieder.

Alle vorgeschlagenen optischen Platten mit zwei aufzeichenbaren Schichten sind vom Phasenänderungstyp und verwenden ein Phasenänderungsaufzeichnungsmaterial.

Die optische Platte vom Phasenänderungstyp wird durch Abscheiden eines reflektierenden Metallfilms, eines dünnen dielektrischen Films und eines dünnen Materialfilms zur Aufzeichnung mit Hilfe eines Sputtergeräts hergestellt. Da sich der wie ursprünglich abgeschiedene Materialfilm zur Aufzeichnung in einem amorphen Zustand befindet, ist es notwendig, die optische Platte vom Phasenänderungstyp zu initialisieren, um diese vor dem Aufzeichnen von Information in einen kristallinen Zustand zu bringen.

Allgemein erfolgt die Initialisierung der optischen Platte vom Phasenänderungstyp mit einem Gerät (Initialisierungsgerät) mit ähnlichen Funktionen wie bei einem Ansteuergerät (Laufwerk) zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information auf/von der optischen Platte, wobei eine Wellenlänge des Lichtes hierbei jedoch verschieden ist im Vergleich zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information. Die bei der Initialisierung verwendete Wellenlänge liegt generell im Infrarotbereich, da im Infrarotbereich Laserdioden mit einer großen Leistungskapazität von 1 W oder 2 W verfügbar sind.

Die Initialisierung unter Verwendung eines Initialisierungsgeräts wird unten detaillierter beschrieben. Zunächst wird ein für die Initialisierung verwendeter Laserstrahl auf eine Informationsaufzeichnungsschicht über einen Kondensor in Form einer sogenannten Objektivlinse fokussiert. Der fokussierte Laserstrahl weist eine Größe von ungefähr 50 &mgr;m bis 100 &mgr;m in einer Radialrichtung der optischen Platte und ungefähr 1 &mgr;m in einer Richtung entlang einer Spur auf.

Die Temperatur des dünnen Aufzeichnungsmaterialfilms in der Aufzeichnungsschicht wird bis in die Nähe dessen Schmelzpunkt erhöht und dann mit einer eher geringen Rate abgekühlt, so dass das erhitzte und abgekühlte Gebiet des dünnen Aufzeichnungsmaterialfilms in einen kristallinen Zustand überführt wird.

Wird eine erste Aufzeichnungsschicht von zwei Informationsaufzeichnungsschichten, die aus einem Phasenänderungsaufzeichnungsmaterial ausgebildet sind, unter Einsatz des oben beschriebenen Initialisierungsgeräts initialisiert, tritt das auf die erste Aufzeichnungsschicht fokussierte Initialisierungslicht durch die erste Aufzeichnungsschicht und weiter durch eine transparente Schicht (Zwischenschicht), die zwischen der ersten Aufzeichnungsschicht und der weiteren Aufzeichnungsschicht (zweite Aufzeichnungsschicht) liegt, hindurch und wird dann von der zweiten Aufzeichnungsschicht reflektiert. Das reflektierte Licht tritt erneut durch die Zwischenschicht hindurch und fällt auf die erste Aufzeichnungsschicht. Folglich tritt eine Interferenz auf zwischen dem Licht, das auf die erste Aufzeichnungsschicht fokussiert ist und diese direkt trifft und demjenigen Licht, das die erste Aufzeichnungsschicht nach dem Durchlaufen derselben und der Reflektion von der zweiten Aufzeichnungsschicht trifft.

Die Dicke der Zwischenschicht weist eine Schwankung von mehreren &mgr;m auf. Die Schwankung der Dicke der Zwischenschicht verursacht eine Schwankung in der Phase der beiden miteinander interferierenden Lichtstrahlen auf der ersten Aufzeichnungsschicht entlang der Plattenoberfläche. Dadurch variiert die Intensität des die erste Aufzeichnungsschicht treffenden Laserstrahls entlang der Plattenoberfläche. Folglich variiert der Initialisierungszustand der ersten Aufzeichnungsschicht entlang der Plattenoberfläche.

In der optischen Phasenänderungsplatte hängt die Eigenschaft eines aufgezeichneten/wiedergegebenen Signals von dem Initialisierungszustand ab und gute Eigenschaften eines aufgezeichneten/wiedergegebenen Signals können nicht erzielt werden, falls eine Schwankung im Initialisierungszustand entlang der Plattenoberfläche vorliegt.

Ein mögliches Verfahren zum Reduzieren der Initialisierungsschwankung in der ersten Aufzeichnungsschicht aufgrund der optischen Zwischenschichtinterferenz besteht darin, das Reflektionsvermögen der zweiten Aufzeichnungsschicht für die bei der Initialisierung verwendete Wellenlänge zu reduzieren. Ein weiteres mögliches Verfahren besteht in der Reduktion der Durchlässigkeit der ersten Aufzeichnungsschicht für Licht mit der bei der Initialisierung verwendeten Wellenlänge.

Jedoch wird der Mehrschichtaufbau der Informationsaufzeichnungsschicht allgemein so gestaltet, dass optische Dünnfilme derselben zum Erzielen einer günstigsten Eigenschaft aufgezeichneter/wiedergegebener Informationssignale optimiert sind. Falls das Reflektionsvermögen oder die Durchlässigkeit für die bei der Initialisierung verwendete Wellenlänge bei dem Design der Informationsaufzeichnungsschicht berücksichtigt wird, wird es schwierig, die günstigsten Eigenschaften hinsichtlich aufgezeichneter/wiedergegebener Informationssignale auf/von den jeweiligen Informationsaufzeichnungsschichten zu erzielen. Obwohl es wünschenswert wäre, die Durchlässigkeit der ersten Aufzeichnungsschicht oder das Reflektionsvermögen der zweiten Aufzeichnungsschicht im Hinblick auf die Initialisierungswellenlänge zu reduzieren ohne eine Verschlechterung in den Eigenschaften der auf/von den jeweiligen Informationsaufzeichnungsschichten aufgezeichneten/wiedergegebenen Informationssignale zu verursachen, ist eine Realisierung einer derartigen Reduktion sehr schwierig.

In Anbetracht obiger Ausführungen ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine mehrschichtige optische Platte anzugeben, die mit einer geringeren Initialisierungsschwankung durch Lichtinterferenz initialisiert werden kann ohne die Eigenschaften auf/von entsprechenden Aufzeichnungsschichten aufgezeichneten/wiedergegebenen Signalen zu verschlechtern. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Initialisieren einer solchen mehrschichtigen optischen Platte anzugeben.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 2 definiert.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Initialisieren einer wie ursprünglich abgeschiedenen mehrschichtigen optischen Platte mit wenigstens einer ersten Informationsaufzeichnungsschicht und einer zweiten Informationsaufzeichnungsschicht, die als Mehrschichtstruktur mit einer zwischen diesen liegenden Zwischenschicht ausgebildet sind, angegeben, wobei die Mehrschichtstruktur auf einem Substrat ausgebildet ist, eine Initialisierung der ersten Informationsaufzeichnungsschicht, die aus einem als Aufzeichnungsmaterial dienenden Phasenänderungsmaterial besteht, durch Belichten der ersten Informationsaufzeichnungsschicht mit einem Initialisierungslicht erfolgt, das von der Seite der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zugeführt wird, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Belichtung mit dem Initialisierungslicht derart ausgeführt wird, dass die numerische Apertur NA einer zur Belichtung mit dem Initialisierungslicht dienenden Objektivlinse, die longitudinale Länge L der Strahlgröße des Initialisierungslichts, die Dicke D der Zwischenschicht und das Verhältnis R1 der Lichtmenge, die nach dem Durchtreten durch die erste Informationsaufzeichnungsschicht und nach der Reflektion von der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht auf die erste Informationsaufzeichnungsschicht fällt, zur auf die erste Informationsaufzeichnungsschicht auftreffenden Lichtmenge die folgende Beziehung für eine Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts erfüllen: L × R1 ≤ 25[1 – exp(–0.0004 × NA4 × D2)], wobei L und D in die obige Gleichung mit ihrem Wert in &mgr;m eingehen und 50 &mgr;m ≤ L ≤ 100 &mgr;m erfüllt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Initialisieren einer wie ursprünglich abgeschiedenen mehrschichtigen optischen Platte mit wenigstens einer ersten Informationsaufzeichnungsschicht und einer zweiten Informationsaufzeichnungsschicht, die als Mehrschichtstruktur mit einer zwischen diesen liegenden Zwischenschicht ausgebildet sind, angegeben, wobei die Mehrschichtstruktur auf einem Substrat ausgebildet ist, und wobei eine Initialisierung der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht, die aus einem als Aufzeichnungsmaterial dienenden Phasenänderungsmaterial besteht, durch Belichten der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht mit einem Initialisierungslicht erfolgt, das von der Seite der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zugeführt wird, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Belichtung mit dem Initialisierungslicht derart ausgeführt wird, dass die numerische Apertur NA einer zur Belichtung mit dem Initialisierungslicht dienenden Objektivlinse, die longitudinale Länge L der Strahlgröße des Initialisierungslichts, die Dicke D der Zwischenschicht und das Verhältnis R2 der Lichtmenge, die nach der Reflektion von der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht und nach der zusätzlichen Reflektion von der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zurück auf die zweite Informationsaufzeichnungsschicht fällt, zur auf die zweite Informationsaufzeichnungsschicht auftreffenden Lichtmenge die folgende Beziehung für eine Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts erfüllen: L × R2 ≤ 25[1 – exp(–0.0004 × NA4 × D2)], wobei L und D in die obige Gleichung mit ihren Werten &mgr;m eingehen und 50 &mgr;m ≤ L ≤ 100 &mgr;m erfüllt ist.

Werden die Informationsaufzeichnungsschichten der mehrschichtigen optischen Platte einer sogenannten Initialisierung mit Laserlicht (mit einer Wellenlänge &lgr;i unterzogen), so wird die Interferenz, die auf der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zwischen dem einfallenden Initialisierungslicht und dem reflektierten Licht auftritt, durch Minimierung der Menge von Laserlicht (mit einer Wellenlänge von &lgr;i), welches die erste Informationsaufzeichnungsschicht nach dem Hindurchtreten durch dieselbige und durch die Zwischenschicht sowie der Reflektion von der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht trifft relativ zur Menge von Laserlicht, das auf die erste Informationsaufzeichnungsschicht fällt und diese direkt trifft, niedrig gehalten, wodurch die Schwankung in der Lichtintensität auf der ersten Informationsaufzeichnungsschicht durch Lichtinterferenz reduziert wird und damit eine gleichmäßige Initialisierung auf der gesamten Informationsaufzeichnungsschicht erzielt wird.

Auf ähnliche Weise wird die Interferenz, die auf der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht zwischen dem einfallenden Initialisierungslicht und dem reflektierten Licht auftritt, niedrig gehalten, indem die Menge von Laserlicht (mit einer Wellenlänge von &lgr;i), welche die zweite Informationsaufzeichnungsschicht nach der Reflektion von derselben und dem Hindurchtreten durch die Zwischenschicht sowie der Reflektion von der ersten Informationsaufzeichnungsschicht und dem erneuten Hindurchtreten durch die Zwischenschicht trifft, relativ zur Lichtmenge, welche auf die zweite Informationsaufzeichnungsschicht fokussiert wird und diese direkt trifft, minimiert wird, so dass die Schwankung in der Lichtintensität auf der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht durch Lichtinterferenz reduziert wird und dadurch eine gleichmäßige Initialisierung auf der gesamten Informationsaufzeichnungsschicht erzielt wird.

Ein Verfahren zum Minimieren der Lichtmenge bei der Initialisierungswellenlänge, welche von der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht reflektiert wird, besteht darin, die Zwischenschicht zwischen der ersten Informationsaufzeichnungsschicht und der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht derart zu gestalten, dass diese von der Lichtwellenlänge abhängige Eigenschaften aufweist.

Genauer gesagt, wird die Zwischenschicht derart ausgebildet, dass diese eine Durchlässigkeit von 95% oder mehr bei der zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendeten Wellenlänge aufweist, jedoch eine ausreichend geringe Durchlässigkeit bei der für die Initialisierung verwendeten Wellenlänge aufweist, so dass die Initialisierung gleichmäßig erfolgt. Unter Einsatz obiger Technik wird die Schwankung in der auf die Informationsaufzeichnungsschicht, welche initialisiert wird, auftreffenden Lichtintensität innerhalb eines von den erforderlichen Eigenschaften aufgezeichneter/wiedergegebener Informationssignale abhängigen zulässigen Bereichs gering gehalten.

Beispielsweise kann das von der Wellenlänge abhängige Absorptionsvermögen der Zwischenschicht durch Mischen eines Farbstoffmaterials in das transparente Zwischenschichtmaterial realisiert werden. Hierbei weist das Farbstoffmaterial vorzugsweise ein Absorptionsvermögen bei der Initialisierungswellenlänge auf und dieses weist ein möglichst geringes Absorptionsvermögen bei der zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendeten Wellenlänge auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

1 zeigt eine Ansicht zur schematischen Darstellung einer mehrschichtigen optischen Platte;

2 zeigt eine Querschnittsansicht zur schematischen Darstellung eines Beispiels des Schichtaufbaus der mehrschichtigen optischen Platte;

3 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Systems eines Initialisierungsgeräts;

4 zeigt eine schematische Darstellung der Strahlform von Initialisierungslicht;

5 zeigt eine schematische Darstellung einer beleuchteten Fläche in einer ersten Aufzeichnungsschicht mit von einer zweiten Aufzeichnungsschicht reflektiertem Licht;

6 zeigt ein Diagramm zur Abhängigkeit von Imax/Imin von RL2;

7 zeigt ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen L × R (= y) und NA4 × D2; und

8 zeigt ein Diagramm eines Beispiels eins Absorptionsspektrums eines Polymethin-Farbstoffs.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine mehrschichtige optische Platte und ein Initialisierungsverfahren für dieselbige werden gemäß dieser Erfindung unten detaillierter mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in Verbindung mit Abbildungen erläutert.

1 zeigt ein Beispiel einer mehrschichtigen optischen Platte mit einem Doppelschichtaufbau und 2 zeigt den Querschnittsaufbau derselben.

In dieser mehrschichtigen optischen Platte 1 dient ein wie in 1 gezeigtes inneres Umfangsgebiet als Einspanngebiet CA.

Die mehrschichtige optische Platte 1 weist einen wie in 2 gezeigten Schichtaufbau auf bestehend aus einer zweiten Aufzeichnungsschicht 3 auf einem Trägersubstrat 2, einer Zwischenschicht 4 mit einer Dicke von 20 bis 100 &mgr;m, die auf einer dem Trägersubstrat 2 gegenüberliegenden Seite der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 angeordnet ist und die im Hinblick auf Laserlicht mit einer beim Aufzeichnen/Wiedergeben eines Signals verwendeten Wellenlänge transparent ist, und diese weist auch eine auf einer zur zweiten Aufzeichnungsschicht 3 gegenüberliegenden Seite der Zwischenschicht 4 angeordnete erste Aufzeichnungsschicht 5 auf. Zudem ist eine lichtdurchlässige Schicht 6 mit einer Dicke von 0.05 mm bis 1.2 mm auf der ersten Aufzeichnungsschicht 5 angebracht und ein Laserstrahl zum Aufzeichnen/Wiedergeben fällt von der Seite der lichtdurchlässigen Schicht 6 ein.

Bei dieser mehrschichtigen optischen Platte 1 mit oben beschriebenem Aufbau wird die aus einem Phasenänderungsmaterial aufgebaute und als Aufzeichnungsmaterial dienende Aufzeichnungsschicht 5 im Hinblick auf die Initialisierung optimiert. Es gilt zu beachten, dass der Plattenaufbau der zu initialisierenden mehrschichtigen optischen Platte nicht auf den in 2 gezeigten Aufbau beschränkt ist. Beispielsweise ist die auf der ersten Aufzeichnungsschicht 5 im Aufbau von 2 gezeigte lichtdurchlässige Schicht 6 nicht zwingend erforderlich.

3 zeigt den Aufbau eines Initialisierungsgeräts, das zur Initialisierung der optischen Platte verwendet wird.

Dieses Initialisierungsgerät ist vom Typ eines optischen Plattenspielers unter Einsatz einer Laserwellenlänge von 810 nm mit einer Objektivlinse einer NA von 0.60 zum Fokussieren eines Laserstrahls.

Die mehrschichtige optische Platte 1 wird von einem Spindelmotor 11 gedreht und die sich drehende mehrschichtige optische Platte 1 wird durch Licht initialisiert, das von einem beweglichen optischen System 12 emittiert wird.

Das bewegliche optische System 12 enthält eine Laserstrahlquelle 21, einen Strahlteiler 22, einen Reflektionsspiegel 23 und eine Objektivlinse 24. Von der mehrschichtigen optischen Platte 1 reflektiertes Licht wird auf einen Fotodetektor 26 über den Strahlteiler 22 und einen Kondensor 25 geleitet, so dass das reflektierte Licht überwacht wird.

Das Licht wird über das Initialisierungsgerät auf die Aufzeichnungsschicht 5 der mehrschichtigen optischen Platte 1 auf eine Lichtfleckgröße L ≈ 50 &mgr;m in einer Radialrichtung der Platte und d ≈ 1 &mgr;m in einer Richtung entlang einer Spur fokussiert.

Das mit oben beschriebenem Initialisierungsgerät zur Initialisierung der mehrschichtigen optischen Platte 1 durchgeführte Verfahren wird unten erläutert. Die mehrschichtige optische Platte 1 wird mit einer geeigneten Drehgeschwindigkeit rotiert und der von dem Initialisierungsgerät emittierte Laserstrahl wird unter Verwendung einer Fokus-Servo-Steuertechnik auf eine Aufzeichnungsschicht fokussiert, die initialisiert werden soll. Der fokussierte Laserstrahl bewegt sich bei jedem Umlauf entlang einer bestimmten Strecke (z.B. 20 &mgr;m) in einer Radialrichtung der optischen Platte, so dass das gesamte Informationsaufzeichnungs-/Wiedergabegebiet RA der optischen Platte initialisiert wird.

Zunächst wird die Initialisierung der ersten Aufzeichnungsschicht 5 der mehrschichtigen optischen Platte 1 unten für den Fall beschrieben, bei dem die Zwischenschicht 4 im Wesentlichen kein Absorptionsvermögen für sowohl die bei der Initialisierung verwendete Wellenlänge als auch für die beim Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendete Wellenlänge aufweist.

5 zeigt einen Zeitpunkt, in dem das Initialisierungslicht beim Initialisieren der ersten Aufzeichnungsschicht 5 der mehrschichtigen (doppelschichtigen) optischen Platte fokussiert ist. Obwohl dies in 5 nicht gezeigt ist, ist auf jeder Aufzeichnungsschicht eine Führungsrille ausgebildet.

Nach der Fokussierung auf die erste Aufzeichnungsschicht tritt das Initialisierungslicht durch die erste Aufzeichnungsschicht 5 und weiter durch die Zwischenschicht 4 und wird von der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 reflektiert. Das reflektierte Licht tritt erneut durch die Zwischenschicht 4 und trifft auf die erste Aufzeichnungsschicht 5. Folglich interferieren das die erste Aufzeichnungsschicht 5 direkt treffende Licht und das von der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 reflektierte Licht auf der ersten Aufzeichnungsschicht 5 miteinander. Die Lichtinterferenz verursacht eine Schwankung in der Intensität des die erste Aufzeichnungsschicht 5 treffenden Laserstrahls, die nicht auftreten würde, falls die Reflektion von der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 nicht vorliegen würde. Der Grad der Schwankung hängt von der Dicke D der Zwischenschicht 4 ab.

Die Schwankung in der die erste Aufzeichnungsschicht 5 aufgrund der Lichtinterferenz treffenden Lichtintensität tritt mit zunehmender Dicke D der Zwischenschicht 4 periodisch auf. Weist die Zwischenschicht 4 einen Brechungsindex Ni für die Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichtes auf, so schwankt die Intensität des die erste Aufzeichnungsschicht 5 treffenden Lichtes mit zunehmender Dicke D der Zwischenschicht 4 mit einer Periode von &lgr;i/(2Ni). In einem praxistauglichen System beträgt &lgr;i ≈ 0.81 &mgr;m und Ni ≈ 1.53 und dadurch treten Spitzen und Tiefen der die erste Aufzeichnungsschicht 5 treffenden Lichtintensität periodisch jedes Mal dann auf, falls die Dicke D der Zwischenschicht 4 um 0.26 &mgr;m variiert. Da die Dicke D der Zwischenschicht 4 einige zehn &mgr;m beträgt, ist es unmöglich die Dicke der Zwischenschicht 4 innerhalb einer Schwankungsbreite von 0.02 &mgr;m präzise zu steuern. In der Praxis weist die Zwischenschicht 4 über der Plattenoberfläche 9 eine Dickenschwankung von 1 &mgr;m oder mehr auf. Deshalb kann der Interferenzgrad über der Plattenoberfläche nicht konstant sein.

Beträgt bei oben beschriebenem Initialisierungsgerät die Dicke D der Zwischenschicht 4 30 &mgr;m und die optische Durchlässigkeit T1 der ersten Aufzeichnungsschicht 5 für den Laserstrahl (&lgr;i = 810 nm) 70%, so ist das Verhältnis (Imax/Imin) der maximalen Intensität zur minimalen Intensität von Licht, das in Folge der Lichtinterferenz auf der ersten Aufzeichnungsschicht 5 auftritt, in 6 als Funktion des Reflektionsvermögens RL2 der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 für den Laserstrahl &lgr;i dargestellt.

Der 6 kann entnommen werden, dass RL2 gleich oder weniger als 4% betragen sollte, um ein Verhältnis Imax/Imin von gleich oder weniger als 1.1 zu erzielen. Hierin wurde das maximal erlaubte Verhältnis Imax/Imin als 1.1 bestimmt, da eine gute Charakteristik eines auf/von der mehrschichtigen optischen Platte aufgezeichneten/wiedergegebenen Informationssignals erzielt werden kann, falls die Schwankung in der Initialisierungsleistung innerhalb des obigen Bereichs liegt (Fenster der Initialisierungsleistung: Imax/Imin ≤ 1.1).

Die Parameter der mehrschichtigen optischen Platte, die aufgrund der Lichtinterferenz einen Beitrag zur Schwankung in der Lichtintensität leisten, schließen die optische Durchlässigkeit T1 der ersten Aufzeichnungsschicht 5 und das Reflektionsvermögen RL2 der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 bei der Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts ein und die Parameter des Initialisierungsgeräts, die einen Beitrag zur Schwankung in der Lichtintensität leisten, schließen die Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts, die NA der Objektivlinse und die Form des auf die Informationsaufzeichnungsoberfläche fokussierten Strahls ein.

Um der Anforderung von Imax/Imin ≤ 1.1 gerecht zu werden, wurden die Beschränkungen hinsichtlich &lgr;i, NA, der longitudinalen Länge L der fokussierten Strahlgröße, der transversalen Länge d der fokussierten Strahlgröße, der Dicke D der Zwischenschicht 4 der mehrschichtigen optischen Platte und des Verhältnisses der Lichtmenge R (%), das die erste Aufzeichnungsschicht 4 nach dessen Reflektion von der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 erneut trifft, zur auf die erste Aufzeichnungsschicht 5 auftreffenden Lichtmenge mittels einer Berechnung bestimmt. Das Ergebnis ist in 7 als schattierte Fläche gezeigt. Bei obiger Berechnung wird die transversale Länge d der Strahlgröße über die Wellenlänge &lgr;i und die NA als d = 0.82 × &lgr;i/NA berechnet und R wird über die Durchlässigkeit T1 der ersten Aufzeichnungsschicht 5 und das Reflektionsvermögen RL2 der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 als R = RL2 × T1 × T1 festgelegt.

Eine gleichmäßige Initialisierung der Informationsaufzeichnungsschicht der mehrschichtigen optischen Platte lässt sich erzielen, indem die mehrschichtige optische Platte derart gestaltet wird, dass die wie in 7 mittels der schattierten Fläche gekennzeichneten Begrenzungen erfüllt sind, falls die resultierende mehrschichtige optische Platte in Verbindung mit einem gegebenen Initialisierungsgerät verwendet wird, oder aber auch durch Gestalten des von einer mehrschichtigen optischen Platte abhängigen Initialisierungsgerätes derart, dass dieses in der Lage ist, die in 7 mittels der schattierten Fläche gekennzeichneten Beschränkungen zu erfüllen, falls das Initialisierungsgerät in Verbindung mit der mehrschichtigen optischen Platte verwendet wird.

Der 7 kann entnommen werden, dass eine Abnahme in R zu einer Vergrößerung der erlaubten Bereiche von Strahlbreite L und Dicke D der Zwischenschicht führt. Somit kann der Einfluss der Lichtinterferenz auf den Initialisierungsprozess durch Optimieren der Spezifikationen des herkömmlichen Initialisierungsgerätes reduziert werden. Beim Design der mehrschichtigen optischen Platte ist es wünschenswert, dass sowohl die erste Aufzeichnungsschicht 5 als auch die zweite Aufzeichnungsschicht 3 für die Wellenlänge des Aufzeichnungs-/Wiedergabelicht 3 optimiert sind, so dass die günstigsten Eigenschaften für auf/von den entsprechenden Aufzeichnungsschichten aufgezeichnete/wiedergegebene Informationssignale erzielt werden können. Jedoch ist es sehr schwierig die mehrschichtige optische Platte derart zu gestalten, dass T1 und RL2 für die Initialisierungswellenlänge verkleinert werden, während gleichzeitig die günstigsten Eigenschaften des aufgezeichneten/wiedergegebenen Informationssignals aufrechterhalten werden.

Eine nach einigen Anstrengungen erzielte Lösung zur Optimierung der mehrschichtigen optischen Platte entspricht T1 = 60% und RL2 = 20% für &lgr;i = 810 nm. Das Schwankungsverhältnis der Initialisierungsleistung Imax/Imin auf der ersten Aufzeichnungsschicht 5 einer mehrschichtigen optischen Platte unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen beträgt ungefähr 1.3, womit aufgrund der Lichtinterferenz eine Ungleichmäßigkeit beim Initialisieren auftreten kann. Um die Ungleichmäßigkeit der Initialisierung zu verkleinern, sollte das Initialisierungsgerät die in Tabelle 2 gezeigten Anforderungen erfüllen. Jedoch sind diese Anforderungen nicht praxistauglich, da die NA der Objektivlinse sehr groß sein sollte und die longitudinale Länge L der Strahlgröße sehr klein sein sollte. Jedoch besteht eine Möglichkeit, dass eine weitere Optimierung der mehrschichtigen optischen Platte eine Lösung herbeiführen kann, die sowohl T1 als auch RL2 ausreichend geringe Werte ermöglicht.

  • (*) Werte für die Wellenlänge des Initialisierungslichts
  • (*) Werte für die Wellenlänge des Initialisierungslichts

Nun wird ein Verfahren erläutert zum Reduzieren der Intensitätsschwankung aufgrund der Lichtinterferenz ohne Einschränkungen hinsichtlich des Aufbaus der Informationsaufzeichnungsschichten und des Aufbaus des Initialisierungsgeräts.

Bei dieser Vorgehensweise wird die Zwischenschicht 4 als Material ohne Absorption bei der für die Initialisierung verwendeten Wellenlänge &lgr;i ausgebildet sowie mit geringer Absorption bei der für das Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendeten Wellenlänge, so dass die Menge des von der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 reflektierten Initialisierungslichts reduziert wird, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Initialisierung abnimmt. Die Zwischenschicht 4 kann aus einem einzelnen Material oder einer Zusammensetzung einer Mehrzahl von Materialien aufgebaut werden.

Falls den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen die Einschränkung hinzugefügt wird, dass die optische Durchlässigkeit Tm der Zwischenschicht 4 für die Initialisierungswellenlänge 40% beträgt, so wird das berechnete Schwankungsverhältnis der Initialisierungsleistung Imax/Imin auf der ersten Aufzeichnungsschicht 5 ungefähr 1.1 und dadurch wird es möglich, die Initialisierung durchzuführen, so dass günstige Eigenschaften eines aufgezeichneten/wiedergegebenen Informationssignals erzielt werden können.

Falls die Zwischenschicht 4 keine Absorption bei der Wellenlänge &lgr;i aufweist, beträgt der erlaubte Bereich der optischen Durchlässigkeit Tm der Zwischenschicht 4 bei der Initialisierungswellenlänge R = RL2 × T1 × T1. Im Falle einer Zwischenschicht 4 ohne Absorption beträgt im Gegensatz hierzu der erlaubte Bereich der optischen Durchlässigkeit Tm der Zwischenschicht 4 für die Initialisierungswellenlänge R = Tm × Tm × RL2 × T1 × T1. Tm sollte derart gewählt werden, dass die oben in 7 für R angegebenen Beschränkungen erfüllt werden.

Ein Verfahren, das der Zwischenschicht 4 bei der Wellenlänge &lgr;i ein Absorptionsvermögen verleiht, ist unten beschrieben. Zur Ausbildung der Zwischenschicht 4 verwendbare Materialen schließen transparente Plastiken wie ein ultraviolett-gehärtetes Harz und Polycarbonate als auch ein anorganisches Material wie ein transparentes Haftmaterial ein, das in Klebebändern verwendet wird. Diese Materialien werden zur Ausbildung doppelschichtiger DVD Platten verwendet. Diese Materialien können ebenso hierin verwendet werden, um die aufzeichenbare mehrschichtige optische Platte auszubilden. Es ist auf einfache Weise möglich, während des Herstellungsprozesses ein Farbstoffmaterial in diese Materialien einzubringen. Deshalb ist es möglich, Tm und R durch Hinzumischen eines Farbstoffs, der bei der Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts keine Absorption aufweist, in das Material der Zwischenschicht 4 zu reduzieren.

Falls jedoch das verwendete Farbstoffmaterial ebenso ein Absorptionsvermögen bei der Wellenlänge zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Informationssignalen auf/von der mehrschichtigen optischen Platte aufweist, kann das Hinzufügen des Farbstoffmaterials zu Problemen bei der Erniedrigung eines von der zweiten optischen Platte 3 wiedergegebenen Signalpegels führen als auch zu einer Erniedrigung der Empfindlichkeit hinsichtlich der Aufzeichnungsleistung. Deshalb ist es wünschenswert, dass das Absorptionsvermögen des Farbstoffmaterials für die zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendete Wellenlänge &lgr;r möglichst klein ist.

Genauer gesagt ist es wünschenswert, dass die Erniedrigung in der Aufzeichnungsempfindlichkeit und die Erniedrigung hinsichtlich der Menge von Wiedergabelicht kleiner als 90% sind. Dies lässt sich erfüllen, falls die optische Durchlässigkeit Tm(&lgr;r) der Zwischenschicht 4 für das Licht &lgr;r beim Aufzeichnen/Wiedergeben folgende Bedingungen erfüllt: Tm(&lgr;r) ≤ 95%.

Um obige Bedingung zu erfüllen, sollten der Extinktionskoeffizient kr der Zwischenschicht 4 mit dem Farbstoffmaterial für die zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendete Wellenlänge &lgr;r und die Dicke D der Zwischenschicht 4 die folgende Bedingung erfüllen: kr × D/&lgr;r ≤ 0.008.

Spezielle Beispiele von Farbstoffmaterialien, die der Zwischenschicht hinzugefügt werden, und die bei der Initialisierungswellenlänge &lgr;i absorbieren, jedoch eine geringe Absorption bei der Wellenlänge &lgr;r zum Aufzeichnen/Wiedergeben aufweisen, schließen Zyanin-Farbstoffe und Polymethin-Farbstoffe ein mit einem Absorptionshöchstwert bei einer Wellenlänge in der Nähe von 810 nm des in kommerziell erhältlichen Initialisierungsgeräten verwendeten Laserstrahls. 8 zeigt ein Beispiel des Absorptionsspektrums eines Polymethin-Farbstoffs.

Diese Typen von Farbstoffmaterialien weisen ein enges Absorptionsband im optischen Absorptionsspektrum auf und dadurch ist es möglich, ein Farbstoffmaterial mit einer im Wesentlichen verschwindenden Absorption in der Nähe der zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information auf/von der mehrschichtigen optischen Platte verwendeten Wellenlänge &lgr;r = 400 nm auszuwählen.

Falls der Polymethin-Farbstoff, dessen Absorptionsspektrum in 8 gezeigt ist, verwendet wird, beträgt das Verhältnis des Absorptionsvermögens für das Licht beim Aufzeichnen/Wiedergeben (&lgr;r = 400 nm) zu demjenigen des Initialisierungslichtes (&lgr;i = 810 nm) ungefähr 1:50. Falls kein Farbstoff hinzugefügt wird, wird der Reflektionsfaktor R 15%, falls die optische Durchlässigkeit T1 der ersten Aufzeichnungsschicht 5 für das Initialisierungslicht mit der Wellenlänge &lgr;i 70% und das optische Reflektionsvermögen RL2 der zweiten Aufzeichnungsschicht 3 30% beträgt und es liegt bei der zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information verwendeten Wellenlänge kein Verlust vor. Falls im Gegensatz hierzu der Farbstoff hinzugefügt wird und falls die Durchlässigkeit der Zwischenschicht für die Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts beim zweifachen Durchlaufen 7% beträgt (Tm × Tm), ist R = 1% und die Durchlässigkeit beim zweifachen Durchlaufen der Zwischenschicht für die Wellenlänge des Lichts beim Aufzeichnen/Wiedergeben wird 95%.

Damit ist es möglich R zu reduzieren, indem das obige Material oder ein vergleichbares Material in das Material der transparenten Zwischenschicht 4 hinzugefügt wird. Das Farbstoffmaterial ist nicht auf solche Materialien beschränkt, die ein wie in 8 gezeigtes Absorptionsspektrum einnehmen, sondern es kann ein beliebiges Farbstoffmaterial verwendet werden, das im Bereich der Initialisierungswellenlänge absorbiert und das der Zwischenschicht 4 hinzugefügt werden kann.

Zusätzlich ist das Verfahren, um der Zwischenschicht 4 eine Wellenlängenabhängigkeit zu verleihen, nicht auf das Hinzufügen eines Farbstoffmaterials beschränkt. Beispielsweise kann das Hauptmaterial der Zwischenschicht 4 ein Absorptionsvermögen bei der Wellenlänge &lgr;i und kein Absorptionsvermögen bei der Wellenlänge &lgr;r aufweisen.

Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht es, die erste Aufzeichnungsschicht 5 ohne Einfluss von Lichtinterferenz zu initialisieren.

Wie der obigen Beschreibung entnommen werden kann, bietet diese Erfindung erhebliche Vorteile. So wird die Intensitätsschwankung von auf die erste Aufzeichnungsschicht fokussiertem Initialisierungslicht durch Optimieren der Wellenlänge &lgr;i des im Initialisierungsgerät verwendeten Lichtstrahls, der die Fähigkeit der Objektivlinse zur Fokussierung von Licht kennzeichnenden NA, der longitudinalen Länge L der Strahlgröße, der Dicke D der Zwischenschicht der mehrschichtigen optischen Platte, der Durchlässigkeit T1 der ersten Aufzeichnungsschicht für die Wellenlänge des Initialisierungslichts und des Reflektionsvermögens RL2 der zweiten Aufzeichnungsschicht für die Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts, reduziert, so dass es möglich wird, die Informationsaufzeichnungsschicht der mehrschichtigen optischen Platte gleichmäßig zu initialisieren.

Zusätzlich wird in die Zwischenschicht ein Farbstoffmaterial mit Absorption im für die Initialisierung verwendeten Wellenlängenbereich sowie ohne Absorption im Wellenlängenbereich zum Aufzeichnen/Wiedergeben von Information hinzugefügt, so dass die Schwankung in der Intensität des Initialisierungslichts auf der ersten Aufzeichnungsschicht reduziert wird ohne dem Design der Informationsaufzeichnungsschicht im Hinblick auf die Wellenlänge des Initialisierungslichts eine Beschränkung aufzuerlegen und dadurch wird es möglich, günstige Eigenschaften beim Aufzeichnen/Wiedergeben von Informationssignalen zu erzielen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Initialisieren einer wie ursprünglich abgeschiedenen mehrschichtigen optischen Platte mit wenigstens einer ersten Informationsaufzeichnungsschicht und einer zweiten Informationsaufzeichnungsschicht, die als Mehrschichtstruktur mit einer zwischen diesen liegenden Zwischenschicht ausgebildet sind, wobei die Mehrschichtstruktur auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei

eine Initialisierung der ersten Informationsaufzeichnungsschicht, die aus einem als Aufzeichnungsmaterial dienenden Phasenänderungsmaterial besteht, durch Belichten der ersten Informationsaufzeichnungsschicht mit einem Initialisierungslicht erfolgt, das von der Seite der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zugeführt wird, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass

die Belichtung mit dem Initialisierungslicht derart ausgeführt wird, dass die numerische Apertur NA einer zur Belichtung mit dem Initialisierungslicht dienenden Objektivlinse, die longitudinale Länge L der Strahlgröße des Initialisierungslichts, die Dicke D der Zwischenschicht und das Verhältnis R1 der Lichtmenge, die nach dem Durchtreten durch die erste Informationsaufzeichnungsschicht und nach der Reflektion von der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht auf die erste Informationsaufzeichnungsschicht fällt, zur auf die erste Informationsaufzeichnungsschicht auftreffenden Lichtmenge die folgende Beziehung für eine Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts erfüllen: L × R1 ≤ 25[1 – exp(–0.0004 NA4 × D2)], wobei L und D in die obige Gleichung mit ihrem Wert in &mgr;m eingehen und 50 &mgr;m ≤ L ≤ 100 &mgr;m erfüllt ist.
Verfahren zum Initialisieren einer wie ursprünglich abgeschiedenen mehrschichtigen optischen Platte mit wenigstens einer ersten Informationsaufzeichnungsschicht und einer zweiten Informationsaufzeichnungsschicht, die als Mehrschichtstruktur mit einer zwischen diesen liegenden Zwischenschicht ausgebildet sind, wobei die Mehrschichtstruktur auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei

eine Initialisierung der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht, die aus einem als Aufzeichnungsmaterial dienenden Phasenänderungsmaterial besteht, durch Belichten der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht mit einem Initialisierungslicht erfolgt, das von der Seite der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zugeführt wird, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass

die Belichtung mit dem Initialisierungslicht derart ausgeführt wird, dass die numerische Apertur NA einer zur Belichtung mit dem Initialisierungslicht dienenden Objektivlinse, die longitudinale Länge L der Strahlgröße des Initialisierungslichts, die Dicke D der Zwischenschicht und das Verhältnis R2 der Lichtmenge, die nach der Reflektion von der zweiten Informationsaufzeichnungsschicht und nach der zusätzlichen Reflektion von der ersten Informationsaufzeichnungsschicht zurück auf die zweite Informationsaufzeichnungsschicht fällt, zur auf die zweite Informationsaufzeichnungsschicht auftreffenden Lichtmenge die folgende Beziehung für eine Wellenlänge &lgr;i des Initialisierungslichts erfüllen: L × R2 ≤ 25[1 – exp(–0.0004 NA4 × D2)], wobei L und D in die obige Gleichung mit ihrem Wert in &mgr;m eingehen und 50 &mgr;m ≤ L ≤ 100 &mgr;m erfüllt ist.






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