KR100247793B1 - 유기광기록 테이프 - Google Patents

Abstract

본발명은 백코팅층, 베이스필름, 반사층, 기록층 및 소거층으로 이루어지는 유기광기록 테이프로써, 기록층은 탄성수지에 대해 색소 2-40wt%, 액정 2-50wt%가 첨가되어 이루어지며, 기록층이 탄성수지 색소 및 액정으로 이루어져 기록시 범프생성과 함께 액정의 배향이 흐트러져 범프의 산란을 증가시킴으로써 낮은 범프로도 높은 C/N비를 얻을수 있어 기록층의 두께가 0.5~2μm로 얇게되어, 전체 테이프의 크기가 줄어들게 되어 그만큼 기억용량을 증대시키고, 소거시에는 써멀패드와 자계발생수단에 의해 액정의 배열을 정렬시켜 반복사용에 따른 C/N 비를 증대시키는 것이다.

Description

유기광기록 테이프

제1도는 (a)~(c)는 종래의 소거가능형 유기광기록 매체의 단면도,

제2도는 본발명의 유기광기록 테이프의 확대단면도,

제3도는 본발명의 유기광기록 테이프의 소거 장치도이다.

본발명은 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 비데오 테이프, 오디오 테이프, 프로피 디스크등 여러가지를 들수 있다.

그러나 사회 발전에 따른 정보량의 증가는 대용량의 기록매체를 요구하게 되고, 이에따라 광자기 방식의 기록매체가 등장하게 되었다. 광자기 방식에서는 자기 기록매체에 사용되는 자성물질과는 달리 자화 방향이 기록막의 표면과 수직 방향으로 되어 있고 자화 방향을 유지하려는 보자력이 자기매체에 비해 5~10 배 높아 외부 자계로 자기 방향을 전환하기 어렵다. 따라서 자기 방향을 변화 시키기위해 레이져를 사용하여 1μm 이하로 광을 집속시켜 큐리온도 이상으로 가열한 상태에서 외부의 자계로 자기 방향을 바꿈으로서 자기 방향에 따라 정보를 기록 할수있다. 이 방식으로 기록하면 정보 기록 단위가 1μm 이하로 작아져 자기 기억 방식에 비해 10~1000 배의 기록 밀도를 가질수 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 기록후 읽기만하는 추기형(WORM : Write Once Read Many)과 기록후 소거가 가능한 소거가능형(Rewritable형)으로 나눌수 있다. 추기형(WORM)은 일본 공개특허공보 소57-46362, 동58-197088, 동59-5096, 동63-179792호등에 언급된 바와같이, 반사층위에 레이져를 흡수할수 있는 색소를 고분자 수지와 섞어 코팅한후 그위에 보호층을 코팅하여 만들어진다. 이를 사용하여 기록시에는 레이져를 1μm 이내로 기록층에 집광시키면 레이저를 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 되기때문에 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, 동63-74135호, 평1-294791호등)이 있으나 범프를 이용하는 방법이 널리 응용되고 있다. 이때 액정을 사용하는 경우(평1-294791호) 일반적으로 폴리머중에 액정이 분산되었거나 폴리머의 측쇄(Side Chain)에 결합되어진 액정폴리머 매트릭스에 색소를 분산시켜 기록층을 제조하고 여기에 레이져를 주사하면 색소에 의해 기록부위의 온도가 올라가므로 배향되어진 액정이 흐트러져 기록되지만 그 기록응답속도가 느려서 고속, 다용량 기록에는 적절하지 못하다. 또 범프를 이용하는 방법(미국특허 제4554655호, 4371954호)으로는 유기고분자에 색소를 분산시켜 레이져에 의해 기록될때 고분자를 열팽창시켜 범프(Bump)를 만들고 그 형태를 유지시키므로써 기록이 되도록 하는것이다.

이러한 유기색소를 이용한 소거가능형(Rewritable 형)의 광기록재료에 관한 기술은 미국 옵티칼 데이타사(Optical Data Inc. ; (ODI)의 미국특허 제 183719, 4719615, 835960, 944423 호등에 기술되어있다. 이는 제1도에 예시된 바와같이 기판(1), 기록층(2) 및 소거층(3)의 3층으로 된 광디스크의 단면구조를 이룬 구성으로 되어 있다. 상기 기판(1)은 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트등의 투명수지를 사용하며, 기록층(2)은 탄성의 고분자수지와 기록용 레이져를 흡수할수 있는 색소로 구성되어 있고, 소거층(3)은 열가소성 고분자수지와 소거용 레이져를 흡수할수 있는 색소로 구성되어있다. 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(b)의 상태로 범프는 "B"부분임). 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, 노말상태를 로직 0으로 읽는다). 소거시에는 소거용 레이져로 소거층(3)에 집광시켜 색소자 레이져를 흡수케하고 이에따라 소거층(3)을 유리전이 온도(Tg) 이상으로 가열시키면 기록층(2)의 복원력에 대한 저항력이 약하여져 기록층(2)의 복원력에 의해 원상복귀 되어진다(제1도(c) 상태와 같이 실선의 범프상태에서 점선의 노말상태로 됨). 이경우 기록층(2) 및 소거층(3)에 사용되는 색소로는 프탈로시아닌, 카본블랙, 아조스(모노아조, 디아조), 안트로퀴논, 니그로신, 키산텐등의 적어도 1종을 사용하였다.

상기 미국특허(ODI 특허)는 유기광기록용 디스크에 적용시킬수 있는 기술로써 레이져를 기록용과 소거용의 2종을 사용하므로서 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 원상복귀될때 적정 C/N 비를 보이기위해 반복사용에 따른 신뢰성개선(일본 공개특허공보 소63-207691호)에 대한 시도도 있었으나 신뢰성은 개선되나 그외부분은 미흡한 단점이 있는 것이었다.

본발명은 이를 해결하고자 하는것으로 광디스크에 의한 용량부족을 유기광기록 테이프방식으로 해결하며 기록 및 재생시 레이져원으로 단일의 레이져다이오드를 사용하며 기록층은 수지, 색소 및 액정으로 이루게하여 기록층을 얇게 제작하므로서 포장단위 면적당 기록용량을 증대시키고, 기록과 재생의 반복사용시 안정성을 높여 C/N 비를 크게함을 특징으로한다. 즉, 본발명의 유기광기록 테이프는 백코팅층, 베이스필름, 알루미늄 반사층, 기록층 및 소거층이 적층되며, 기록층은 탄성수지에 대해 레이져를 흡수하여 발열되는 색소를 2-40wt%, 액정을 2-50wt% 첨가시킨 것이다.

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

상기 백코팅층(4)은 테이프의 주행성조절 기능과 기록후 감긴 상태에서 범프의 보호를 위한 것으로 1μm 이내의 연질 폴리우레탄 또는 불소 수지등으로 구성됨이 바람직하다. 상기 베이스필름(5)으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)의 재질로 약 10μm 내외 두께로 구성되며 상면에는 알루미늄이 증착된 반사층(6)을 형성한다. 반사층(6) 위에는 기록층(7)이 적층되는바, 기록층(7)은 탄성의 수지와 기록용 레이져를 흡수할수 있는 색소와 액정이 혼합되어 있다. 상기 기록층(7)용 수지는 열팽창율이 크고 열전도율이 작으며 탄성이 있고 열분해가 높은 망상구조를 갖는 엘라스토머가 바람직하다. 이때 사용되는 색소는 기록용 레이져를 흡수하여 발열시키는 것으로 큰 흡광계수와 높은 열안정성이 요구되며 함량은 수지의 2~40 wt%로 첨가시키고(색소가 2wt% 이하이면 범프형성이 어려우며 40wt%를 초과하면 범프가 너무 예리하여 소거후 재사용성이 떨어진다.), 기록층(7)의 두께는 0.5~2μm 내외가 바람직하다. 또한 기록층(7)에 함유된 액정은 범프생성에 의해 배향이 흐트러져 재생시 반사율을 떨어뜨리는 작용을 하는 것으로 수지에 대해 2-50wt%가 바람직하다(액정이 2wt% 이하이면 재생시의 반사율 저하에 기여도가 떨어지게 되고, 50wt% 이상이면 경제성이 떨어진다.). 소거층(8)은 투명 열가소성 고분자수지로 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)등을 사용함이 바람직하다.

또한 본발명에서의 소거장치는 제3도와 같은데, 범프형태로 기록되어진 테이프(10)를 그림과 같은 보빈(11) 위를 지날때 그 주위에서 써멀패드(12)를 사용하여 테이프의 소거층(8)을 가열시키면 소거층(8) 수지의 모듈러스를 감소시키고, 이에따라 기록층(7) 수지의 복원력에 의해 범프가 소거되어지므로, 소거시 소거용 레이져는 사용하지 않는다. 대신 써멀패드(12)를 통과한 테이프(10)는 자계를 발생하는 자계발생수단(13)을 통과케하여 기록층(7)의 액정배열을 정렬시키도록 이루어진다.

구체적으로, 본발명의 유기광기록 테이프는, 기록(Write)시, 단일 발광다이오드에 의한 레이저를 기록층(7)에 1μm 이내로 집광시키면, 색소가 레이져를 흡수하여 발열하게 된다. 이 열로 인하여 기록층(7) 수지가 팽창하게되고 팽창힘이 위의 소거층(8)의 변형을 유도시켜 범프가 형성된다. 이때 레이져에 의해 집광된 부분만 크게 팽창하기 위해서는 기록층(7)의 수지가 열전도율이 작고 팽창율이 크면된다. 일단 레이져의 조사가 끝나면 소거층(8)의 수지는 유리전이온도 이하로 급냉되어 모듈러스가 기록층(7)의 원상복귀력보다 커지게 되어 범프가 유지되어진다. 이경우 기록층(7) 수지에 분산첨가된 액정은 기록에 따른 범프생성에 의해 그 배향이 흐트러지게 되고 이에따라 재생시에는 반사율을 떨어뜨리므로 작은 범프의 생성만으로 기록을 가능케한다. 즉, 액정이 함유되어 있어 액정에 의해 재생시 반사율을 떨어뜨리므로 작은 범프생성에도 기록이 가능케 되어 기록층(7)의 두께를 0.2~2μm로 얇게 할수 있다. 이에따라 색소 함유층도 얇게 되므로써 범프를 예리하게 밀어올릴수 있고, 스킨뎁쓰(skin depth)개념만큼의 깊이까지만 레이져가 들어가게 하기위해 사용되던 색소의 양도 줄일수 있다. 기록재생(Read)시는 기록 레이져다이오드를 그대로 사용하며 기록시보다는 낮은 출력(Power)으로 조사하여 데이타를 읽는데, 레이저광선을 테이프의 표면에 조사할때 기록된 부분과 않된부분의 반사율 차이로 정보를 읽게된다.

이는 기록되어진 부분에서는 범프와 그속에 분산되어 흐트러진 액정에 의해 레이져광선의 산란이 생기므로 기록되지 않은 부분에 비해 반사율이 저하되는 것을 이용한다. 이경우 기록된 범프는 배향이 흐트러진 액정에 의해 보완이 되므로 기존 1μm 내외의 큰 범프 대신에 0.2~0.5μm 내외의 범프가 생성될 정도의 레이져 출력과 색소량만이 요구되며 또작은 범프의 생성만으로 충분하므로 범프형성시 지지를 위한 기록층(7)을 0.5~2μm로 줄일수 있고, 이에따라 소거도 용이하므로 기존의 범프형성보다 더 많은 반복사용 횟수를 가질 수 있다.

한편 소거(Erase)시에는 제3도와 같이 기록된 테이프(10)가 보빈(11)을 돌때 주위에서 써멀패드(12)를 사용하여 소거층(9)을 유리전이온도 이상으로 가열함으로서 모듈러스를 작게하여 기록층(8)이 원상복원력에 의해 소거되어지며, 이상태에서 자계발생수단(13)을 통과케하여 액정의 배열을 정렬시켜 다음 기록을 대비토록 한다.

본발명은 디스크의 기록용량의 한계를 테이프로서 극복케 한것으로, 직경 5.25 inch(13.3cm) 광디스크의 기록용량은 약 500 MB로서 동화상을 약 15분동안 가능함을 감안할때, 두께 10μm의 필름, 150m를 지름 5.5cm의 테이프로 감았을 경우 약 80,000 MB를 기록할수 있어 약 6시간의 동화상 기록이 가능해진다.

이상과 같이 본발명은 유기광기록용 재료를 테이프에 적용시킴으로서 디스크의 용량부족을 해결할수 있으며, 기록층에 색소함유층을 얇게하고 액정을 첨가시켜 예리한 형태로 범프를 밀어올려 C/N 비의 향상을 도모할수 있으며, 기록층의 두께가 얇아 범프의 높이가 작아도 액정에 의해 재생이 용이하게 되므로 색소투입량 및 레이져의 출력을 낮출수 있음과 동시에 색소의 농도조절이나 기록층의 두께 조절에 의해 범프의 크기를 조절할수 있게된다. 이하 본발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나 실시예가 본발명을 한정하지 않음은 물론이다.

[실시예 1~3]

두께 14.5μm의 Al 증착 PET 필름(제일합섬 비데오필름용(제2도 (5),(6))에 그라비아 코터를 사용하여 연질우레탄을 1μm 두께로 백코팅하여 백코팅층(제2도(4))을 형성하였다. 이어 Al 증착면의 반사층(제2도 (6)) 표면을 2-부타논 100ml에 열가소성 폴리에스터(제일합성 ESREL 1050 grade)를 10g, 일본감광색소시안계 NK 2014를 0.5g, 머크(E, Merck)사의 액정(E-7)을 1~3g(1g:실시예 1, 2g:실시예2, 3g:실시예3) 녹인 용액으로 1μm의 두께로 코팅하여 기록층(제2도(7))을 코팅하였다. 길고층 위의 소거층(제2도(8))은 폴리카보네이트(Aldrich사 제품, 분자량 32,000~36,000) 5g을 디옥산 100ml에 녹여 1μm의 두께로 코팅하여 유기광기록 테이프를 완성하였다.

이를 830nm의 파장을 발생시킬수 있는 레이져 다이오드를 사용, 10mW로 0.1μsec 동안 조사하여 기록하였는바, 이때 생성된 범프의 지름은 약 0.8μm, 높이는 약 0.3~0.4μm로 생성되었으며 그에 따른 물성을 표1에 나타내었다.

또한 소거시에는 써멀패드(제3도(12))를 약 400℃로 가열하고 보빈(제3도(1))과의 거리를 0.1cm로 유지하면서 기록된 테이프를 10cm/sec 속도로 통과시킴으로써 범프를 소거시키고, 자계발생수단(13)을 통과하여 액정배열을 정렬시켰다. 소거후 표면 측정기로 표면 조도를 조사한 결과 기록전과 동일함을 확인할수 있었다.

[실시예 4, 5]

액정으로 머크사의 ZLI-4469-000을 1~2g(1g:실시예4, 2g:실시예5) 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하여 그 물성을 표 1에 함께 나타내었다.

[비교예 1, 2]

색소를 0.5~1g(0.5g:비교예1, 1g:비교예2) 첨가하되 액정을 첨가시키지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하고, 그 물성을 표 1에 함께 나타내었다.

상기표 1에서와 같이 액정을 첨가시킨 실시예 1~5가 그렇지 않은 비교예 1, 2보다 범프의 직경이 작아지며 C/N 비가 우수하며 소거반복 사용시에도 높은 C/N비를 보여준다.

Claims (5)

1. 백코팅층, 베이스필름, 반사층, 기록층 및 소거층으로 이루어진 유기광기록 테이프에 있어서, 기록층은 탄성수지, 색소, 액정으로 구성되어 기록시 범프생성과 함께 액정배향이 흐트러져 범프의 산란을 증가시킴으로써 기록이 가능한 것을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.
2. 제1항에 있어서, 기록층은 탄성수지에 대해서 색소 2-48wt%와 액정 2-50wt%가 첨가되어 이루어짐을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.
3. 제1항에 있어서, 기록층의 두께는 0.5~2μm인 것을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.
4. 제1항에 있어서, 유기광기록 테이프는 동일레이져의 출력에 의해 기록 및 재생되며 기록 및 재생레이져는 레이져다이오드임을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.
5. 제1항에 있어서, 유기광기록 테이프는 써멀패드에 의한 열전사와 별도의 자장에 의해 기록이 소거됨을 특징으로 하는 유기광기록 테이프.