KR0180889B1 - 에폭시 수지가 함유된 광기록매체 - Google Patents

에폭시 수지가 함유된 광기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지가 함유된 광기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판상에 기록층과 반사층 및 보호층이 적층 형성된 가열방식(Heat Mode)에 의한 광기록매체에서 기록층을 구성함에 있어서, 종래 사용되었던 유기색소에 고투명 에폭시 수지를 새롭게 첨가 혼합시키므로써 레이져 광 등의 조사에 의한 기록층에서의 반사율을 높여서 저렴한 비용으로도 반사층의 구성이 가능하게 하고, 또 열전도율이 낮아서 국부적인 가열이 가능하게 하여 고밀도 기록에 적합할 뿐아니라 경화구조에 의한 내구성 및 내습성이 우수하여 신뢰도가 개선된 새로운 광기록매체에 관한 것이다.

Description

에폭시 수지가 함유된 광기록매체
본 발명은 에폭시 수지가 함유된 광기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판상에 기록층과 반사층 및 보호층이 적층 형성된 가열방식(Heat Mode)에 의한 광기록매체에서 기록층을 구성함에 있어서, 종래 사용되었던 유기색소에 고투명 에폭시 수지를 새롭게 첨가 혼합시키므로써 레이져 광 등의 조사에 의한 기록층에서의 반사율을 높여서 저렴한 비용으로도 반사층의 구성이 가능하게 하고, 또 열전도율이 낮아서 국부적인 가열이 가능하게 하여 고밀도 기록에 적합할 뿐아니라 경화구조에 의한 내구성 및 내습성이 우수하여 신뢰도가 개선된 새로운 광기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 문자나 도형 등의 화상 또는 음성과 같은 제반 정보를 기록하여 재생하는 수단으로 사용되는 광디스크는 기능에 따라서, 재생전용형(Read Only), 추기가능형(Write Once), 서환가능형(Re-Writable)의 3종류로 분류된다. 재생전용형에는 비디오디스크(VD)와 디지털오디오디스크(CD) 및 데이터용으로서 CD-ROM이 있으며, 추기형 광디스크는 문서파일 시스템과 코드정보를 기록하는 대형 컴퓨터용 외부기록장치로 실용화되고 있는데 DRAW(Direct Read After Write media)와 WORM(Write Once Read Many media)으로 부르기도 한다. 추기형 광디스크로 일회기록 가능한 워엄타입(WORM Type) 컴팩트 디스크는 가열방식(Heat Mode)에 의한 광기록매체이다.
이와같은 가열방식에 의한 광기록매체는 일반적으로 기판상에 기록층과 반사층 및 보호층이 차례로 적층된 구조를 가지고 있으며, 이때 기록층은 홈부와 랜드부가 형성된 상태로 구성되어 있다. 종래, 이러한 광기록매체에서는 절연기판 상에 Te 등의 저융점 금속을 진공증착시켜 기록층을 구성하고 이러한 기록층에 입력정보(Input Data)를 레이져 광 등으로 조사시키면 입력정보에 따라 그에 대응되는 기록층의 표면요철을 통해 기록매체의 반사율이 변화한다. 따라서, 기록의 재생시에는 약한 레이져 광을 조사시키면 기록층의 변화상태에 따라서 반사율의 차이가 감지되고 이에 의해 입력정보가 재생되는 것이다[M. Okuda et al, J. Japan Appl. Phys., 26, 718(1987), C. J. Van der Poel et al, J. Appl. Phys., 59, 1819(1986)].
그러나, 이러한 종래의 Te 기록층에 의한 광기록매체는 진공증착 방식에 의한 기록층 형성이 생산성 저하를 가져오며 또 국부적 가열시에도 전도성이 커서 고밀도 기록에 부족한 점이 있는 등 개선의 여지가 있었다.
이러한 개선의 일환으로 최근에는 기록층의 형성에 사용되는 재질로서 Te 등의 금속증착막 대신에 그 보다 반사율은 낮지만 비금속 성분 중에서 반사율이 우수한 프탈로시아닌(Phthalocyanine), 시아닌(Cyanine) 등의 유기색소를 기록층의 재료로 사용하는 광기록매체가 개발되어 주목받고 있다[일본특허공개 평5-131750, 5-139044, 5-147356, 5-325252(1993)].
이러한 유기색소를 이용한 광기록매체는 기록층 형성시 스핀코팅(Spin Coating)법에 의해 형성시키므로 진공증착막에 의해 형성시키는 종래의 경우에 비하여 기록층 형성이 용이하므로 제품의 생산성을 높일 수 있으며, 또 기록층 재질의 열전도율이 낮아서 국부적인 가열이 가능하기 때문에 고밀도 기록에 적합하다는 것이 큰 장점으로 알려져 있다.
특히, 그 중에서도 시아닌 색소는 IR 반도체의 레이져 파장인 700 ∼ 900 nm에서 높은 흡수 및 반사를 나타내므로 그 유용성이 더욱 좋은 것으로 알려져 있다.
그러나, 종래의 시아닌계 색소를 기록층에 사용한 광기록매체의 경우 다른 재질을 사용한 것에 비해 반사율이 낮기 때문에 그 기록층 위에 형성되는 반사층을 기존의 Al 대신에 고가의 Au로 사용해야 하는 경제적 부담이 있고, 또 내구성도 비교적 약하여서 재생횟수가 증가함에 따라 기록감도가 크게 떨어지는 것이 새로운 문제점으로 대두되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 종래의 유기색소를 함유하는 광기록매체에서 나타나는 문제점들을 해소시키기 위해, 유기색소에 고투명 에폭시 수지를 새롭게 첨가 사용하므로써 저농도의 염료 사용으로도 기록을 가능하게 하여 이에 따라 반사율이 증가되기 때문에 고가의 반사층인 Au 대신에 기존의 저렴한 Al로도 충분한 반사가 가능토록 하며, 또 낮은 전도율로 인한 국부적 가열이 가능케 하여 고밀도 기록특성을 향상시키고 경화에 의한 열특성 향상으로 내구성 및 내습성을 향상시키므로써, 경제성 및 신뢰성을 동시에 개선시키고자 하는데 목적을 두고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광기록매체에 대한 구현예를 나타낸 단면구조도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 - 기판2 - 기록층
3 - 반사층4 - 보호층
5 - 홈부(groove)6 - 랜드부(land)
본 발명은 기판상에 유기색소 기록층과 반사층 및 보호층이 차례로 적층 형성된 광기록매체에 있어서, 상기 기록층은 유기색소 기록층 전체 조성 중에 고투명 에폭시 수지가 1 ∼ 90 중량% 함유되어 있는 것을 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 종래의 유기색소가 함유된 광기록매체에서 유기색소외에 에폭시 수지를 함유시킨 것에 특징이 있는 것인 바, 이러한 에폭시 수지로는 특히 광기록매체 특성상 광을 흡수하기 보다는 투과하는 고투명성을 갖는 에폭시 수지를 사용하는 것이 반사율 증가면에서 바람직하며, 예컨대 다음 화학식 1, 2 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기식들 중에서,
R1과 R2는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 C1∼ C10의 알킬기, C1∼ C9의 알킬카르복실기 또는 카르보닐기, C1∼ C10의 아릴기, C1∼ C8의 시클로알킬기, 할로겐원자, 아미노기, C1∼ C7의 알콕시기 또는 히드록시기이고,
n은 1 내지 15의 정수이다.
본 발명에 따른 상기와 같은 에폭시 수지는 종래에 사용되었던 다음 화학식 3의 화합물을 주성분으로 하는 유기색소와 함께 사용되는데, 이들을 함께 혼합시켜서 기록층을 형성하기 위한 도포액을 만들 때 다음 화학식 4 및 5로 표시되는 2가지 용액의 혼합용액 또는 단일용액에 용해시켜 도포액을 만들고 이를 기판상에 스핀코팅시켜 적용시키므로써 기록층을 형성하는 것이다.
상기식에서,
R3, R4, R5는 각각 독립적으로 C1∼ C6인 알킬기이고,
n은 1 ∼ 10의 정수이고,
X는 할로겐원자, 과할로겐산, 4-플루오로화인 또는 톨루엔 술폰산이고,
A는 벤젠 또는 나프탈렌환을 포함하는 고리치환체이다.
상기식들 중에서,
R6는CF3, H 또는 CF2(H)-(CF2)n- (여기서, n은 1, 2, 3, 4 또는 5)이고,
R7, R8, R9및 R10은 각각 독립적으로 -OH, -H, -CH3, CH3CO-,
또는 CnH2n+1-COO-(여기서, m과 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수)이다.
즉, 위와같이 제조된 도포액은 첨부도면 도 1에서와 같은 구조로 홈부(5)와 랜드부(6)가 형성된 기판(1)상에 스핀코팅하여서 기록층(2)을 형성한 다음 계속하여 통상의 방법으로 반사층(3) 및 보호층(4)을 형성하여 광기록매체를 제조한다.
이때, 기판은 종래의 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 아몰퍼스폴리올레핀(APO) 등이 사용되고, 반사층은 Au, Ag, Cu, Al 등이 사용 가능하나 특히, Al 재질의 사용이 가능하다. 또한 보호층은 스크래치에 대한 보호 목적으로 통상의 에폭시레진, 아크릴레진, 실리콘레진, 우레탄레진 등이 0.1 ∼ 100 ㎛의 두께로 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에서 새롭게 사용된 에폭시 수지는 상기와 같이 기록층에서 종래의 유기색소와 함께 존재하면서 레이져의 기록면에서 강한 파워를 연속적으로 조사하게 되면 레이져 광 조사부에 열에너지가 발생되어 급격한 온도상승으로 인한 열중합이 진행되어 레이져 광 조사부의 반사율이 차이를 일으켜 기록이 행하여졌다. 이때 기록부분에 형성된 비트 길이에 의해 신호의 내용이 결정되며 재생신호의 품질을 결정한다.
좀 더 자세하게 설명하면, 이러한 반응과정에서 에폭시 수지는 열에 의한 중합반응이 진행되어 종래의 유기색소만 사용한 경우에 비해 경화에 의한 열특성 향상으로 내구성 및 내습성을 향상시키는 것이 가능해지게 되는 것이다.
또한, 에폭시 수지만큼의 염료를 적게 사용할 수 있으므로 반사율이 증가하게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 이와같은 에폭시 수지는 전체 기록층을 구성하는 조성물의 건조중량에 대해 1 ∼ 90 중량%로 사용할 수 있는데, 바람직하게는 10 ∼ 65 중량%로 사용하면 효과적이다.
한편, 본 발명에 따른 에폭시 수지가 함유된 기록층은 건조 후 100 ∼ 180 mm 두께로 기판상에 스핀코팅하는 바, 건조 후 두께가 너무 얇거나 두꺼우면 반사율의 차이를 나타내지 못해 깨끗한 재생신호를 얻을 수 없게 된다. 이와같은 본 발명에 따른 기록층은 유기색소의 사용량을 줄이고도 재생성이 뛰어난 광기록을 할 수 있기 때문에 10 ∼ 40%의 반사율 개선효과가 있는 것이다.
따라서, 반사층으로서 기존의 유기색소만으로 구성된 기록층의 경우 사용되었던 Au 대신에 Al 성분을 사용한다고 하더라도 우수한 기록재생 효과를 나타내게 된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
직경 120 mm의 폴리카보네이트 기판표면상에서, 직경 46 ∼ 116 mm의 범위에 홈부(Wobble Groove)가 형성되어 있는 디스크 기판을 준비하였다. 한편, 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올에 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 아세톤을 5 중량% 가한 용제에 다음 화학식 6과 같은 시아닌 색소 1.0 중량% 및 다음 화학식 7의 에폭시 수지 5.0 중량%를 용해시켜 도포액을 만들었다.
이 도포액을 상기 기판의 직경 38 mm 이상되는 부분에 스핀코팅에 의한 광기록층을 도포한다. 광기록층의 막두께는 평탄부 및 요홈부에서 약 400 ∼ 500 Å가 되도록 한다. 이렇게 제조된 광기록층 위에 Al으로 약 600 Å의 두께를 가진 반사층을 스펏터링 기계를 이용하여 증착시키고, 다시 그 위에 자외선 경화수지를 이용하여 약 3 ㎛의 두께를 가진 보호층을 형성하면 본 발명의 광기록매체를 만들 수 있다. 이렇게 만든 광기록매체에 파장 780 nm의 반도체 레이져 광을 사용하여, 기록 파워 6.5 mW, 선속도 1.3 m/sec.의 조건으로 CD 포맷트 신호를 기록하여 기록된 신호의 재생신호를 측정하였다. 다음에 본 광기록매체의 기록신호를 파장 780 nm의 반도체 레이져 광을 사용하여, 재생 파워 0.7 mW, 선속도 1.3 m/sec.의 조건으로 100만회 재생시킨 재생신호를 측정하여 재생광에 대한 신뢰성을 조사한다. 또한 본 광기록매체를 80 ℃, 80% RH(Relative Humidity)환경 중에 800시간 방치한 후 방치후의 재생신호를 측정하였다. 본 측정을 통하여 내습 신뢰성에 대한 평가를 행하였다.
실시예 2
직경 120 mm의 폴리카보네이트 기판표면상에서, 직경 46 ∼ 116 mm의 범위에 홈부(Wobble Groove)가 형성되어 있는 디스크 기판을 준비하였다. 한편, 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올에 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 아세톤을 5 중량% 가한 용제에 다음 화학식 8과 같은 시아닌 색소 1.0 중량% 및 다음 화학식 9의 에폭시 수지 10.0 중량%를 용해시켜 도포액을 만들었다. 상기 도포액을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 평가를 행하였다.
실시예 3
직경 120 mm의 폴리카보네이트 기판표면상에서, 직경 46 ∼ 116 mm의 범위에 홈부(Wobble Groove)가 형성되어 있는 디스크 기판을 준비하였다. 한편, 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올에 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 아세톤을 5 중량% 가한 용제에 다음 화학식 10과 같은 시아닌 색소 1.0 중량% 및 다음 화학식 11의 에폭시 수지 4.0 중량%를 용해시켜 도포액을 만들었다. 상기 도포액을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 평가를 행하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 같은 방법으로 도포액을 제조하되 에폭시 수지로 다음 화학식 12의 에폭시 수지를 사용하여 도포액을 제조하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
실시예 5
상기 실시예 2와 같은 방법으로 도포액을 제조하되 열분해성 수지로 다음 화학식 13의 에폭시 수지를 사용하여 도포액을 제조하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
실시예 6
상기 실시예 3과 같은 방법으로 도포액을 제조하되 에폭시 수지로는 다음 화학식 14의 에폭시 수지를 용해시켜 도포액을 제조한 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
비교예
직경 120 mm의 폴리카보네이트 기판표면상에서, 직경 46 ∼ 116 mm의 범위에 홈부(Wobble Groove)가 형성되어 있는 디스크 기판을 준비하였다. 한편, 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올에 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 아세톤을 5 중량% 가한 용제에 상기 화학식 6과 같은 시아닌 색소 1.5 중량%만을 용해시켜 도포액을 만들었다. 상기 도포액을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 평가를 행하였다.
상기 실시예 1 ∼ 6과 비교예에 따른 광기록매체에 대한 반사율 및 신뢰성 시험결과는 다음 표 1에 요약하였다.
항 목 1회 재생시(초기) 100만회 재생시 80℃, 80% RH, 800시간 후
Itop 1) 실시예 1실시예 2실시예 3실시예 4실시예 5실시예 6 0.650.650.640.670.690.67 0.650.650.640.670.690.67 0.650.650.640.670.690.68
비교예 0.56 - 0.45
I11/Itop 2) 실시예 1실시예 2실시예 3실시예 4실시예 5실시예 6 0.670.670.680.700.680.71 0.680.670.680.690.680.71 0.670.670.680.720.690.72
비교예 0.60 ≤0.3 0.40
I3/Itop 3) 실시예 1실시예 2실시예 3실시예 4실시예 5실시예 6 0.550.520.540.540.520.55 0.540.520.530.520.510.52 0.550.530.540.550.530.55
비교예 0.45 ≤0.3 0.40
(주) 1) Itop: 최고 신호치2) I11/Itop: 변조진폭, I11= 11T의 세기(표준규격치 0.6 이상)3) I3/Itop: 변조진폭, I3= 3T의 세기(표준규격치 0.3 ∼ 0.7)
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와같이 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 ∼ 6의 광기록매체는 기록층의 반사율이 고투명 에폭시 수지를 사용하지 아니한 종래의 비교예에 비해 우수하여 재생시의 기록특성이 약 10% 이상 크게 향상되었음을 알 수가 있고, 또한 에폭시의 경화구조에 의한 내구성 및 내습성 등이 향상되므로서 80 ℃, 80% RH(Relative Humidity) 환경중에 800시간 방치한 데이터를 보면 신뢰성 면에서도 크게 향상된 것을 나타내었음을 상기 시험결과 수치상으로 알 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 에폭시 수지를 함유하는 광기록매체는 종래에 유기색소만을 함유하는 광기록매체에 비하여 기록층의 반사율 증가에 따른 반사층의 경제성 실현 및 재생시의 기록특성 향상은 물론 에폭시 수지의 경화구조에 의한 내구성 및 내습성 향상으로 신뢰성 면에서도 우수한 특성을 가지는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 기판상에 유기색소 기록층과 반사층 및 보호층이 차례로 적층 형성된 광기록매체에 있어서, 상기 기록층은 유기색소 기록층 전체 조성 중에 에폭시 수지가 1 ∼ 90 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지가 함유된 광기록매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 고투명성의 에폭시 수지임을 특징으로 하는 에폭시 수지가 함유된 광기록매체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 고투명 에폭시 수지는 다음 화학식 1, 2 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지가 함유된 광기록매체.
    화학식 1
    화학식 2
    상기식들 중에서,
    R1과 R2는 서로 같거나 다른 것으로서 각각 C1∼ C10의 알킬기, C1∼ C9의 알킬카르복실기 또는 카르보닐기, C1∼ C10의 아릴기, C1∼ C8의 시클로알킬기, 할로겐원자, 아미노기, C1∼ C7의 알콕시기 또는 히드록시기이고,
    n은 1 내지 15의 정수이다.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 다음 화학식 3의 화합물을 주성분으로 하는 유기색소와 함께 다음 화학식 4 및 5로 표시되는 용액에 용해시켜서 도포액 상태로 기판상에 스핀코팅된 상태로 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 에폭시 수지가 함유된 광기록매체.
    화학식 3
    상기식에서,
    R3, R4, R5는 각각 독립적으로 C1∼ C6인 알킬기이고,
    n은 1 ∼ 10의 정수이고,
    X는 할로겐원자, 과할로겐산, 4-플루오로화인 또는 톨루엔 술폰산이고,
    A는 벤젠 또는 나프탈렌환을 포함하는 고리치환체이다.
    화학식 4
    화학식 5
    상기식들 중에서,
    R6는CF3, H 또는 CF2(H)-(CF2)n- (여기서, n은 1, 2, 3, 4 또는 5)이고,
    R7, R8, R9및 R10은 각각 독립적으로 -OH, -H, -CH3, CH3CO-,
    또는 CnH2n+1-COO-(여기서, m과 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수)이다.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은 통상의 Al 반사층으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 에폭시 수지가 함유된 광기록매체.
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