KR100227083B1 - 소거 가능한 광학 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판위에 팽창층과 소거층이 형성된 광학기록매체로서, 팽창층(2)과 소거층(3) 사이에 일반식(I)로 표시되는 금속적인 반사를 나타내는 유기색소 단결정의 단독 반사층(4)을 두거나, 소거층을 일반식(I)의 유기색소 단결정과 기타 유기색소와의 혼합소거층(3')으로 구성하여 기록의 재생시 기록부와 미기록부의 반사율 차이의 증가로 콘트라스트가 향상되고 C/N비가 증가하는 효과가 있으며, 기록의 소거시에는 열패드에 의한 접촉방식이나 열조사에 의한 열전달로 기록을 소거시키는 소거 가능한 광학 기록매체에 관한 것이다.

Description

소거 가능한 광학 기록매체

제 1도는 발명의 광학기록매체 단면도,

제 2도는 본 광학기록매체의 기록방식 설명도,

제 3도는 본 광학기록매체의 재상방식 설명도,

제 4도는 본 광학기록매체의 소거방식 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 팽창층

3' : 혼합소거층 (유기색소 단결정 함유) 3 : 소거층

4 : 반사층 (유기색소 단결정 박막) 5 : 레이저

6 : 열패드 또는 열조사(Thermal pad or radiatlon)

본 발명은 레이저, 특히 반도체 레이저에 의해 기록 및 재생 가능하고, 또한, 열에 의해 소거 가능한 광디스크 및 광테이프, 광카드 등에 적용할 수 있는 광학 기록매체에 관한 것이다.

최근 정보의 다양화와 정보량의 확대에 따라, 고밀도, 대용량의 메모리 기술로서 레이저를 사용한 광메모리가 주목받고 있다. 특히, 문자, 도형 등의 화상이나 음성등의 데이터를 기록하고 재생하는 수단으로서 열방식(Heat Mode)에 의한 추기형 광기록 매체(WORM형 : Write Once Read Many의 약어)와 소거 가능형 광기록매체(ER형 : Erasable, 또는 RW형 : Rewritable)가 사용되고 있다.

추기형 광기록 매체는 정보가 이미 기록되어 있는 CD-ROM(Copmact Disk-Read Only Memory)과는 달이 사용자가 1회 기록이 가능한 타입으로서 정보의 기록, 저장, 보관에 매우 적합한 기록 매체이지만 소거가 불가능하여 정보의 갱신이나 여러번 쓰고 지우고 하는 반복사용에는 제약이 있다. 이와같은 추기형 광기록 매체의 재료로서는 Te와 Bi같은 저융점 금속의 증착막이나 산화 Te박막, 칼코게 나이트(Calcogenide)계 비정질 글라스막 등이 사용되어 왔으며, 소거가능형 광기록 재료로는 광자기형에 있어서는 TvFeCo와 같은 합금을, 상변화형등에서는 산화 Te나 Sn, Ten, Se, Sb 등의 합금 등을 사용하는 등 무기계의 금속박막이 주재료였다.

그러나, 금속박막은 막형성에 있어 스퍼터링이라는 공정을 사용하여야 함으로 기록층 형성비용이 상승하며, 유기계 기록층보다 열전도도가 크게 공기중에 산화가 일어나기 쉬운 등 단점이 많아 최근에는 유기색소를 사용한 유기계 광기록매체가 개발되어 실용화 되고 있다. WORM형의 경우는 유기색소 단독이나 폴리머와의 혼합에 의한 박막형성으로 기록시 레어저의 열에 의해 구멍(pit)이 생기는 피트형 매체가 주로서 현재 디스크나 테이프형태롸 시장에 나와 있기도 하다.

그러나, 유기재료를 사용한 ER형(RW형) 기록매체는 전무한 상태로, 단지 미국의 ODI(Optical Data, Inc.)에 의해 2층구조를 갖는 범프(bump)형 기록매체가 제안되고 있을 뿐이다(미국특허 4, 719, 615/4, 825, 430/4, 852, 075/4, 780, 867/4, 896, 314/ 4, 901, 304/4, 912, 696). 이와같은 펌프형 기록매체에 있어 문제점은 광원으로서 레이저를 두개 사용해야 한다는 것과 매체의 재료로서 색소(Dye)를 사용함에 따라 금속과는 달리 반사율이 낮아 오토포커싱(auto focusing)이 어렵고 범프에 의한 광산란을 고려한다 해도 기록부와 미기록부의 반사율차가 작아 콘트라스트가 떨어져 C/N비가 나쁜등의 문제가 있다. 특히, WORM형에 있어서는 이의 극복을 위해 유기박막 기록층외에 AI과 같은 금속 반사층을 기판위에 따로 설계(일특개소 54-84702, 일특공평 1-14038)한다거나, 반사율이 높은 금속 미립자를 유기재료중에 분산(일특공소 65-1316)시키거나, Sb₂S₃와 같은 물질로 중간층을 설계(J.Appl.Phys., 54(7),3710,1983)하거나 하여 반사율을 증가시킨다거나, 구조를 변형한 프탈로시아닌계 색소(일특개소 55-97033, 57-212639)나 나프토퀴논계 색소의 증착막(일특개소 63-233886)으로 부터 색소자체의 반사율을 높이는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 위의 방법은 기록매체의 반사율향상을 위해 금속반사층 설계를 위한 스퍼터링 공정을 또다시 거쳐야 한다거나, 금속 미립자와 유기재료의 분산 및 코팅의 문제, 반사율이 높은 신규재료 합성 및 코팅(대부분 용해성이 좋지 않음)의 어려움과 반사율이 충분치 않은 등의 문제가 있었다.

또한, 이와 같은 반사층설계방법은 범프형 기록매체에서는 채용할수 없는 방법으로 그 이유는, 범프의 높이를 어느정도(대략 1000Å이상) 올라오게 하기 위해서는 팽창층의 두께가 수 ㎛(3-5㎛정도)여야 하는데 이 두께에서는 레이저광이 팽창층과 기판의 경계에 까지 도달할 수가 없어 반사층의 효과가 전혀 나타나지 않기 때문이다. ODI에서는 이와같은 문제를 극복하기 위해 팽창층과 소거층 사이에 금속반사층을 설계(미국특허 4,896,314)하였으나 이 역시 스퍼터링이라는 고가의 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다. 따라서, 본발명은 이와같은 문제점을 극복하여 소거 가능하면서 기록매체의 반사율을 증가시켜 콘트라스트를 향상시키고 C/N 비를 높이고자 예의 연구한 결과 본 발명에 도달하였다.

즉, 본발명의 광기록 매체는 종래 ODI와는 다른 방법인 광으로 기록하고 열로 소거하는 신규한 방식으로서 보다 상세히 말하면 본발명의 광기록매체는 아래와 같은 일반식(I)로 표시되는, 금속적인 반사를 나타내는 유기색소 단결정의 단독반사층이나 유기색소(근적외선 흡수색소)와는 혼합 소거층을 가지는 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참조하여 본발명을 상세히 설명하면, 본 발명의 광학기록 매체는 제1A도와 같이 팽창층(2)과 소거층(3)사이에 상기 일반식(I)로 표시되는 유기색소 단결정의 단독 방사층(4)을 설계하거나, 제1B도와같이 일반식(I)의 유기색소 단결정과 기타 유기색소와의 혼합 소거층(3')을 설계하여 구성된다.

본발명의 광학기록 매체에 레이저(5)를 조사하면 팽창층의 색소가 레이저를 흡수하여 그 열에너지가 팽창층의 수지에 전달되어 팽창을 하게되고 소거층도 함께 융기하게 되어 범프를 형성함으로써 기록부가 형성되며(제 2도 참조), 기록 레이저 파워보다 적은 파워로 기록부와 미기록부의 반사율의 변화를 읽어내므로써 재생된다. (제 3도 참조). 이때 기록부는 범프에 의한 광산란이 일어나 광헤드에 반사광이 거의 감지되지 않으나, 미기록부에서는 금속적인 반사를 나타내는 유기색소의 단독 반사층이나 혼합소거층이 존재하므로 기존의 기록용 색소 단독의 경우보다 반사율이 급격히 증가하여 기록부와 미기록부의 반사율의 차이를 크게하는 효과가 있다. 기록의 소거시에는 열패드(thermal pad)에 의한 접촉방식이나 열조사(thermal radiation)에 의한 열전달(6)로 소거층 수지가 Tg이상이 되어 팽창층수지의 탄성회복력을 이기지 못해 범프가 주저않음으로써 소거된다(제 4도 참조).

본발명의 광기록매체에 있어 기판재료로서는 폴리에스테르, 아크릴수지, 폴리올레핀수지, 폴리카보네이트 등의 플라스틱이나 글라스, 혹은 금속류 등이 이용될 수 있으며, 팽창층의 수지로는 상온에서 탄력있고 열팽창율이 크며 탄성회복율이 큰 고무나 엘라스토머를 사용하고, 소거층의 수지로는 상온에서 투명한 일반 열가소성수지나 열경화성수지들을 사용한다.

일반식(I)의 유기색소 단결정은 그 자체만으로도 반사율이 80% 이상으로 AI 과 같은 금속물질의 스퍼터링 공정에 의한 반사층형성 방법을 따르지 않고도 이물질 단독 중착막이 코팅막을 형성할 수 있는 이점이 있다. 또한, 일반식(I)의 유기색소 단결정을 앞의 종래 기술에서 언급한 일반적인 유기색소들과 혼합하여 혼합소거층을 형성함으로써 기록매체의 반사율을 높일수 있는 장점이 있다. 박막의 형성방법은 유기색소 단결정 자체를 진공 증착시키거나, 유기용 제에 녹여 코팅하거나, 소거층의 수지를 바인더로 삼아 색소와 함께 분산시켜 일반적인 도공법(예;침적 코팅법, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 로라 코팅법, 바 코팅법)에 의해 형성될 수 있다. 도공에 사용하는 유기용제는 상기 일반식(I)의 색소와 일반 유기색소 및 소거층 형성 수지를 녹일 수 있고, 비정질 상태가 유지될 수 있는 용제를 사용하는데 알코올류, 캐톤류, 아미드류, 설폭사이드류, 에테르류, 지방족 할로겐화 탄화수소류 및 방향족류 등에서 광범위하게 선택할 수 있다.

일반식(I)의 유기색소 단결정과 일반 유기색소 및 수지를 사용하여 혼합 소거층(3)을 형성할 때 색소류의첨가량은 20~70중량% 첨가하는 것이 좋으며 이중 일반식(I)의 첨가량은 50중량%를 넘지 않는 것이 좋다. 이는 색소류의 함량이 너무 많으면 색소의 전이에 의해 유기박막 표면에 색소가 석출되는 문제가 발생하고, 일반식(I)의 물질이 많으며 흡수보다는 상대적으로 반사가 많아져서 기록감도가 떨어지는 단점이 있기 때문이다.

본 발명에서 팽창층의 두께는 3~5㎛ 정도가 바람직하며 소거층의 두께는 1㎛이하로 조절하는 것이 좋다. 유기색소 단결정의 단독 반사층을 팽창층과 소거층사이에 설계할 때는 그 두께를 50~200nm 범위에서 설계하는 것이 좋은데, 이는 두께에 따라 레이저가 투과되는 양이 10~80% 범위에서 조절될 수 있기 때문이다.

이하 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

본 실험에서는 기판으로 두께 75㎛의 PET(Poyester) 필름을 사용하였고, 팽창층으로는 폴리우레탄 경화형 수지(Morthane CA-236)에 색소는 일본화약의 IR-820(Polymethine계)을 실시예에 따라 사용하였다. 소거층의 수지로는 열가소성수지인 PS(Polystyrene, MW=50000)을 사용하고 일반 색소로는 삼정 동압색소사의 SIR-114(Quinone계)와 일본화약의 Kayaset blue K-FL(Phthalocyanine계)를, 여기에 일반식(I)의 유기색소를 목적에 따라 사용하였다. 유기용매로는 팽창층 형성에 시클로헥사논을 소거층에는 톨루엔을 사용하였다. 각층은 스핀코팅법을 사용하여 형성하되 그 두께는 팽창층을 3㎛로, 소거층을 1㎛, 유기색소 단결정의 반사막을 10nm로 하였다. 각 실시예에 따라 만든 기록매체에 대해서 830nm의 반도체 레이저를 사용하여 10mW, 선속도 3m/s로 기록한후, 1mW의 파워로 재생했을때의 C/N비(carrier to noise tatio)를 구하였고, 각 매체 공히 융기된 범프를 관찰하고, DIGICROM 240 monochromator 장비를 사용하여 거울면의 반사와 매체의 반사를 측정후 반사율을 계산하였다.

[실시예 1-4]

본 실시예에서는 팽창층(2)과 소거층(3')사이에 일반식(I)의 유기색소 단결정 박막 반사층(4)을 형성한 예로서 이들 예의 구성 및 평가결과는 표1에 정리하였다.

[실시예 5-12]

실시예 5-12는 혼합소거층으로 일반식(I)의 색소물질(A로 표기)과 일반 소거층 색소(B로 표기)와의 혼합조성에 따른 효과를 관찰하기 위한 것으로, 혼합 소거층(3)의 조성(바인더+색소)중 전체색소가 차지하는 양을 40중량%로 고정하되 A와 B의 색소의 함량비를 표2와 같이 변화시켜 그 효과를 평가하였다.

[비교예 1-2]

비교예에서는 본발명의 일반식(I)의 유기색소 단결정(A)를 일체 사용하지 않고 일반 소거층 색소(B)만을 사용한 것으로 그 결과를 표3에 정리하였다.

위의 결과에서 알수 있듯이 유기색소 단결정(A)를 사용하지 않은 기록매체(비교예1,2)에서는 반사율이 떨어져 C/N비가 매우 낮으나, 일반식(I)의 유기색소 단결정의 반사막을 설계(실시예 1-4)하거나, 소거층색소(B)와 함께 혼합(실시예 5-12)하여 소거층을 형성한 경우는 A와 B의 비에 따라 상당히 증가함을 알수 있다. 여기서도 반사성능이 좋은 A의 함량이 많아지면(실시예 5,6) 매체의 반사율은 향상되나 상대적으로 기록시의 흡수가 적어져서 C/N비가 감소됨을 알수 있다. 위의 기록매체들은 130℃에서 1분간 방치하면 융기된 범프가 가라앉아 소거됨을 알수 있었다.

위의 결과로부터 본 발명의 광기록매체는 일반식(I)의 유기색소 단결정의 단독 반사층이나 소거층색소와의 혼합소거층을 형성함으로써 기존의 반사층 형성법에 비해 공정이 간단해지고, 소거층색소만을 사용한 경우보다 매체의 반사율이 증가하여 콘트라스트가 향상되고, C/N비가 증가하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 기판위의 팽창층과 소거층이 형성된 광학기록매체로서, 팽창층(2)과 소거층(3)사이에 일반식(I)로 표시되는 유기색소 단결정의 단독 반사층(4)을 두거나, 소거층을 일반식(I)의 유기색소 단결정과 기타 유기색소와의 혼합소거층(3')으로 구성하는 것을 특징으로 하는 소거 가능한 광학기록매체.
2. 제 1 항에 있어서,

   혼합 소거층(3')을 형성함에 있어 일반식(I)의 유기색소 단결정의 함량이 색소전체비 50중량% 이내인 것을 특징으로하는 소거 가능한 광학기록매체.
3. 제 1 항에 있어서,

   광학기록매체는 열패드에 의한 접촉 또는 역조사에 의한 열전달로 기록이 소거되는 것을 특징으로 하는 소거 가능한 광학기록매체.