KR100204350B1 - 유기광기록 테이프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백코팅층, 베이스필름, 반사층, 완충층, 기록층 및 소거층이 차례로 적된 유기광기록 테이프에 있어서, 실온에서 탄성인 동일 또는 이중의 탄성체로 이루어진 수지단독층의 안충층을 기록층 하단에 설치하여 완충층이 기록층의 지지기반 역할을 하므로 기록층이 얇아도 되고 이에따라 기록층의 색소첨가량이 적어져서 예리한 형태의 범프를 얻을 수 있고 C/N비의 향상을 도모할 수 있다.

Description

유기광기록 테이프

제1a~c도는 종래의 소거가능형 유기광기록 매체의 단면도.

제2도는 본 발명의 유기광기록 테이프의 단면도.

제3도는 본 발명의 유기광기록 테이프의 기록 소거 장치도이다.

본 발명은 레이져를 이용하여 기록 및 재생이 가능한 기록매체인 유기광기록 테이프에 관한 것으로, 특히 각종 정보기록용 매체 또는 화상기록용 매체로 사용이 가능한 고밀도 대용량의 유기광기록 테이프에 관한 것이다.

사회전반의 고도 정보화에 따른 각종정보의 폭발적인 증가는 기억매체의 고밀도화 대용량화 및 고속화를 필수적으로 요구하고 있다.

최근 가장 많이 실용화된 기억 방식은 자기 방식으로써 자기 매체 자성체의 자화 방향에 따라 정보를 기록하게 된다. 이의 사용예로서는 비디오 테이프, 오디오 테이프, 프로피 디스크등 여러 가지를 들 수 있다.

그러나 사회 발전에 따른 정보량의 증가는 대용량의 기록매체를 요구하게 되고, 이에 따라 광자기 방식의 기록매체가 등장하게 되었다. 광자기 방식에서는 자기 기록매체에 사용되는 자성물질과는 달리 자화 방향이 기록막의 표면과 수직방향으로 되어 있고 자화 방향을 유지하려는 보자력이 자기매체에 비해 5∼10배 높아 외부 자계로 자기 방향을 전환하기 어렵다. 따라서 자기 방향을 변화 시키기 위해 레이져를 사용하여 1㎛이하로 광을 접속시켜 큐리온도 이상으로 가열한 상태에서 외부의 자계로 자기 방향을 바꿈으로서 자기 방향에 따라 정보를 기록할 수 있다. 이 방식으로 기록하면 정보 기록 단위가 1㎛이하로 작아져 자기 기억 방식에 비해 10∼1000배의 기록 밀도를 가질 수 있으며 비접촉식 기억재생방법을 사용함으로써 기록보존이 용이하고 수명이 길어진다.

그러나 이러한 광자기 방식은 중금속계의 자성체를 사용하고 제조공정상에 진공증착 또는 스퍼터링 장치를 필요로하여 제조상에 많은 어려움이 있었다. 이러한 단점을 해결하기 위해 유기광기록 재료를 사용하려는 방법이 제안되었다.

이러한 유기광기록 재료를 사용하는 방식은 소거 가능 여부에 따라, 1회 기록 후 읽기만하는 추기형(WORM : Write Once Read Many)과 기록후 소거가 가능한 소거가능형(Rewritable형)으로 나눌 수 있다. 추기형(WORM)은 일본 공개특허공보소57-46362, 동58-197088, 동59-5096, 동63-179792호 등에 언급된 바와같이, 반사층위에 레이져를 흡수할 수 있는 색소를 고분자 수지와 섞어 코팅한 후 그위에 보호층을 코팅하여 만들어진다. 이를 사용하여 기록시에는 레이져를 1㎛ 이내로 기록층에 집광시키면 레이져를 흡수하는 색소에 의해 열이 발생하고, 이열이 고분자 수지를 분해시켜 피트(pit)가 형성됨으로써 기록이 가능해진다. 기록재생시는 피트가 있는 부분과 없는 부분의 반사율 차이로 정보(로직 1 or 0)를 읽게 된다. 추기형에서는 기록된 부분이 고분자의 분해형태로 되기 때문에 기록의 소거후 다시 기록하는 것은 불가능하다.

또한 소거가능형(Rewritable 형)은 범프나 피트를 형성, 소거시키는 방법과 액정을 사용하거나 상변이를 이용하는 방법(일본 공개특허공보 소58-199345, 동63-74135호등)이 있으나 범프를 이용하는 방법이 널리 응용되고 있다. 범프를 이용하는 방법은 유기고분자에 색소를 분산시켜 레이져에 의해 기록될 때 고분자를 열팽창시켜 범프(Bump)를 만들고 그 형태를 유지시키므로써 기록이 되도록 하는 것이다. 이러한 유기색소를 이용한 소거가능형(Rewritable 형)의 광기록재료에 관한 기술은 미국 옵티칼 데이터사(Optical Data Inc. ; (ODI)의 미국특허 제183719, 4719615, 944423호 등에 기술되어 있다. 이는 제1도에 예시된 바와 같이 기판(1), 기록층(2) 및 소거층(3)의 3층으로 된 광디스크의 단면구조를 이룬 구성으로 되어 있다. 상기 기판(1)은 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 투명수지를 사용하며, 기록층(2)은 탄성의 고분자수지와 기록용 레이져를 흡수할 수 있는 색소로 구성되어 있고, 소거층(3)은 열가소성 고분자수지와 소거용 레이져를 흡수할 수 있는 색소로 구성되어 있다. 이러한 소거가능형 광디스크를 사용하여 기록시에는 기록용 레이져를 기록층에 집광시킴으로써 색소가 레이져를 흡수 발열케하여 수지를 열팽창시킨다.

이에따라 열팽창의 힘으로 위의 소거층(3)의 비가역적 변형을 유도시켜 범프(Bump)가 형성된다. 일단 레이져의 조사가 끝나면 소거층(3)은 급냉되고 굳어지므로, 기록층과의 접착력이 기록층(2)의 원상복귀력을 무마시켜 범프가 그대로 유지되어진다(제1도 b의 상태로 범프는 B부분임). 이 기록을 읽을때는 기록용 레이져의 약한 출력으로 기록매체에 조사하면 기록되지 않은 부분과 범프형태로 기록되어진 부분의 반사율 차이가 발생하고, 이 차이에 따라 기록을 읽는다(예를들어 범프형태를 로직 1, 노말 상태를 로직 0으로 읽는다). 소거시에는 소거용 레이져로 소거층(3)에 집광시켜 색소가 레이져를 흡수케하고 이에다라 소거층(3)을 유리전이 온도(Tg)이상으로 가열시키면 기록층(2)의 복원력에 대한 저항력이 약하여져 기록층(2)의 복원력에 의해 원상복귀 되어진다(제1도(다) 상태와 같이 실선의 범프상태에서 점선의 노말상태로 됨). 이 경우 기록층(2) 및 소거층(3)에 사용되는 색소로는 프탈로시아닌, 카본블랙, 아조스(모노아조, 디아조), 안트로퀴논, 니그로신, 키산텐 등의 적어도 1종을 사용하였다.

상기 미국특허(ODI 특허)는 유기광기록용 디스크에 적용시킬 수 있는 기술로써 레이져를 기록용과 소거용의 2종을 사용하므로써 장치가 복잡하고, 디스크의 면적 한계로 인하여 기억용량이 제한받게 되는 단점이 있었다. 또한 기록과 소거시 광원으로서 두가지의 파장을 지닌 레이져를 사용해야 하므로 장치가 복잡하고 대형화가 되어야 하는 등의 단점이 있었다. 이를 위해 기록층에 분산된 색소자체에 의한 반사율 개선을 위한 시도(일본 공개특허공보 소58-112790, 동소62-146682호 및 동평1-206093호)가 있었으나 색소에 의한 반사율에는 한계가 있었으며, 소거시 기록층이 원상복귀될 때 적정 C/N비를 보이기 위해 반복사용에 따른 신뢰성 개선(일본 공개특허공보 소63-207691호)에 대한 시도도 있었으나 신뢰성은 개선되나 그외부분은 미흡한 단점이 있는 것이었다. 본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로 광디스크의 용량부족을 해결토록하는 유기광기록 테이프를 제공하고, 레이져원을 레이져 다이오드(LD)하나만 사용하여 기구를 간소화하고 기록형태(Bump)의 성형을 용이하게 하며, 기록층밑에 완충층을 형성시켜 예리한 형태의 범프를 가능케함으로써 C/N비를 향상시키도록 함을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 백코팅층, 알루미늄이 증착된 베이스필름, 완충층, 기록층 및 소거층이 차례로 적층되며, 기록층은 상대적으로 완충층보다 얇게 적층된 것이다.

본 발명의 유기광기록용 테이프의 구성을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제2도는 본 발명의 유기광기록 테이프의 단면도로, 백코팅층(4), 베이스필름(5), 알루미늄반사층(6), 완충층(7), 기록층(8) 및 소거층(9)으로 구성된다.

상기 백코팅층(4)은 테이프의 주행성조절 기능과 기록후 감긴 상태에서 범프의 보호를 위한 것으로 1㎛이내의 연질 폴리우레탄 또는 불소 수지등으로 구성됨이 바람직하다. 상기 베이스필름(5)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 재질로 약 10㎛내외 두께로 구성되며 상면에는 알루미늄이 증착된 반사층(6)을 형성한다. 반사층(6)위에는 탄성의 완충층(7)과 기록층(8)이 적층되는바, 완충층(7)은 열가소성 폴리에스터, 열가소성 폴리우레탄 등의 탄성수지(엘라스토머) 단독으로 되어있고 기록층(8)은 탄성수지에 기록용 레이져를 흡수할 수 있는 색소가 분산되어 있는 것으로, 기록층(8)은 완충층(7)보다 얇게 적층시킴이 바람직하다. 기록층(8)용 수지는 열팽창율이 크고 열전도율이 작으며 탄성이 있고 열분해가 높은 특성이 요구되어 망상구조를 갖는 엘라스토머들을 주로 사용한다. 또한 이때 사용되는 색소는 기록용 레이져를 흡수하여 발열시키는 것으로 큰 흡광계수와 높은 열안정성이 요구되며 함량은 수지의 2∼40wt%로 첨가시키고, 두께는 0.5∼2㎛내외가 바람직하다. 소거층(9)은 투명 열가소성 고분자수지로 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 사용함이 바람직하다.

또한 본 발명에서의 소거장치는 제3도와 같은데, 범프형태로 기록되어진 테이프(10)를 그림과 같은 보빈(11) 위를 지날 때 그 주위에서 씨멀패드(12)를 사용하여 테이프의 소거층(9)을 가열시키면 소거층(9) 수지의 모듈러스를 감소시키고, 이에 따라 기록층(8) 수지의 복원력에 의해 범프가 소거되어지므로, 소거시 소거용 레이져는 사용하지 않는다.

구체적으로, 본 발명의 유기광기록 테이프는, 기록(Write)시, 단일 발광다이오드에 의한 레이저를 기록층(8)에 1㎛ 이내로 집광시키면, 색소가 레이져를 흡수하여 발열하게 된다. 이 열로 인하여 기록층(8) 수지가 팽창하게되고 팽창힘이 위의 소거층(9)의 변형을 유도시켜 범프가 형성된다. 이때 레이져에 의해 집광된 부분만 크게 팽창하기 위해서는 기록층(8)의 수지가 열전도율이 작고 팽창율이 크면된다. 일단 레이져의 조사가 끝나면 소거층(9)의 수지는 유리전이온도 이하로 급냉되어 모듈러스가 기록층(8)의 원상복귀력보다 커지게 되어 범프가 유지되어진다. 이 경우 기록층(8) 하층에 위치되며 색소가 포함되지 않은 완충층(7)은 레이져에 의해 팽창된 기록층(8)의 부피변화를 완충하고, 소거시 탄성에 의해 복원되는 기록층(8)의 지지기반으로의 역할을 한다. 즉 완충층(7)이 소거시 탄성에 의해 복원되는 기록층(8)의 지지기반 역할을 하므로 기록층(8)이 그만큼 얇아도 되고, 그에 따라 색소 함유층도 얇게 되므로써 범프를 예리하게 밀어 올리 수 있고, 스킨뎁쓰(skin depth) 개념만큼의 깊이까지만 레이져가 들어가게 하기위해 사용되던 색소의 양도 줄일 수 있으며, 완층층(7)을 투과한 빛을 반사층(6)에서 반사하여 반사효율 또한 높일 수 있게 되므로 기록시 레이져의 출력을 낮출 수 있게된다. 기록재생(Read)시는 기록 레이져다이오드를 사용하며 기록시 보다 낮은 출력으로 조사하여 데이터를 읽는데, 레이저광선을 테이프의 표면에 조사할 때 기록된 부분과 안된부분의 반사율 차이로 정보를 읽게된다. 이는 기록되어진 부분에서는 범프에 의해 레이져광선의 산란이 생기므로 기록되지 않은 부분에 비해 반사율이 저하되는 것을 이용한다.

한편 소거(Erase)시에는 제3도와 같이 기록된 테이프(10)가 보빈(11)을 돌 때 주위에서 써멀패드(12)를 사용하여 소거층(9)을 유리전이온도 이상으로 가열함으로써 모듈러스를 작게하여 기록층(8)이 원상복원력에 의해 소거되어진다.

본 발명은 디스크의 기록용량의 한계를 테이프로서 극복케 한 것으로, 직경 5.25inch(13.3㎝) 광디스크의 기록용량은 약 500MB로서 동화상을 약 15분동안 가능함을 감안할 때, 두께 10㎛의 film, 150m를 지름 5.5㎝의 테이프로 감았을 경우 약 80,000MB를 기록할 수 있어 약 6시간의 동화상 기록이 가능해진다.

이상과 같이 본 발명은 유기광기록용 재료를 테이프에 적용시킴으로서 디스크의 용량부족을 해결할 수 있으며, 색소함유층을 얇게하고 완충층을 두어 예리한 형태로 범프르 밀어올려 C/N비의 향상을 도모할 수 있으며, 색소 투입량을 줄이고 반사층을 보완시킴으로써 반사효율을 높이고 기록시의 레이져의 출력을 낮출 수 있음과 동시에 색소의 농도조절이나 기록층의 두께 조절에 의해 범프의 크기를 조절할 수 있게 된다. 이하 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나 실시예가 본발명을 한정하지 않음은 물론이다.

[실시예 1]

두께 14.5㎛의 Al 증착 PET필름(제일합섬 비디오필름용)(제2도 (5), (6)에 연질우레탄을 그라비아 코터를 사용하여 연질우레탄을 1㎛두께로 백코팅하여 백코팅층(제2도(4))을 형성하였다. 이어 Al증착면의 반사층(제2도(6)) 표면을 2-부타논 100㎖에 열가소성 폴리에스터(제일합섬 ESREL 1050 grade) 10g을 녹인 용액으로 2㎛의 두께로 코팅하여 완충층(제2도(7))을 이루고, 다시 같은 조성의 용액에 일본 감광색소 시안계 NK 2014(아래 구조식참조) 0.7g을 녹여 1㎛의 두께로 기록층(제2도(8))을 코팅하였다. 기록층 위의 소거층(제2도(9))은 폴리카보네이트(Aldrich사 제품, 분자량 32,000∼36,000) 5g을 디옥산 100㎖녹여 1㎛의 두께로 코팅하여 유기광기록 테이프를 완성하였다.

이를 830nm의 파장을 발생시킬 수 있는 레이져 다이오드를 사용, 10mW로 0.1μsec동안 조사하여 기록하였는바, 이때 생성된 범프의 지름은 약 0.8㎛, 높이는 약 1.0∼1.2㎛로 생성되었으며 그에 따른 물성을 표1에 나타내었다.

또한 소거시에는 써멀패드(제3도(12))르 약 400℃로 가열하고 보빈(제3도(11))과의 거리를 0.1㎝로 유지하면서 기록된 테이프를 10㎝/sec 속도로 통과시킴으로써 범프를 소거시켰다. 소거후 표면 측정기로 표면 조도를 조사한 결과 기록전과 동일함을 확인할 수 있다.

[실시예 2]

폴리우레탄(Morton Thiokol - Solithane 113) 100g, 경화제(Morton Thiokol - C113-300) 7.3g, 트리이소프로파놀아민 13.2g, 2-부타놀 200g으로 완충층(제2도(7))을 2㎛로하고, 완충층과 동일조성에 실시예 1에서의 색소 NK2014 0.5g을 섞어 균일한 용액을 만든후 기록층을 1㎛로 고팅된 필름은 80℃에서 4시간 경화시킨 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조, 기록 및 소거시켰다.

이때 기록시 생성된 범프의 지름은 약 0.9㎛, 높이는 약 1.3㎛호 생성되었으며 그에 따른 물성을 표1에 나타내었다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일하게 제조하되, 완충층을 1.5㎛, 기록층을 1.5㎛로 두께를 달리하여 코팅하였다. 이때 기록시 범프의 크기는 지름이 1.0㎛의 크기는 지름이 1.0㎛, 높이는 0.9㎛로 생성되었으며 그에 따른 물성을 표1에 나타내었다.

[비교예 1]

완충층이 없이 약 3㎛의 기록층을 코팅한 것외에는 실시예 1과 동일하게 제조하였다. 이때 기록시 범프의 크기는 지름이 1.1㎛, 높이는 1.1㎛로 생성되었으며 그에 따른 물성을 표1에 나타내었다.

[비교예 2]

기록층의 색소를 1g으로한 것외에는 비교예 1과 동일하게 실시하였다. 이때 기록시 범프의 크기는 지름이 1.8㎛, 높이는 1.0㎛로 생성되었으며 그에 따른 물성을 표1에 나타내었다.

본 발명의 실시예 1∼3이 완충층을 없앤 비교예 1∼2보다 범프의 직경이 작아서 범프가 예리함을 알수 있고, 이에 따라 C/N비가 우수함을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 백코팅층, 베이스필름, 알루미늄반사층, 기록층 및 소거층으로 이루어진 유기광기록 테이프에 있어서, 실온에서 탄성인 동일 또는 이중의 탄성체로 이루어진 수지단독층인 완충층이 기록층 하단에 적층되고 상기 기록층의 두께는 완충층이 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.
2. 제1항에 있어서, 기록층은 레이져광선을 흡수하여 발열가능한 색소를 함유하고 색소의 함량이 기록층 전체에 대하여 2∼40wt%이며, 기록층의 두께는 0.5∼2㎛내외의 탄성층인 것을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.