KR100420237B1 - 이중층 디브이디 디스크와 그 제조 방법 및 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조 공정이 수행되는 동안 (일반적으로 종래의 2P 제조 프로세스의 일부인) 스탬핑 단계가 필요 없는 이중층 DVD 디스크를 제공한다. 폴리카보네이트 기판(64)이 몰딩되고, 그 위에 통상적인 방식으로 반반사 데이터 층(66)이 도포된다. PMMA 기판(60)이 몰딩되고, 그 표면(60a) 위에 반반사 데이터 층(62)이 도포된다. 접착제(68)가 반반사 데이터 층(66) 위에 놓이고, 전반사 데이터 층(62)은 PMMA 기판(60)에서 폴리카보네이트 기판(64)으로 전사된다. 힘이 화살표(72) 방향으로 PMMA 위에 인가되어 이 PMMA를 나머지 구조에서 분리시킨다. 이렇게 하여 폴리카보네이트 기판은 DVD 규격에 맞는 두 개의 데이터 층을 갖추게 되며, PMMA 기판은 다른 용도로 재활용될 수 있다.

Description

이중층 디브이디 디스크와 그 제조 방법 및 제조 장치{DUAL-LAYER DVD DISC, AND METHOD AND APPARATUS FOR MAKING SAME}
용량이 매우 큰 광학 디스크는 동일한 레이저빔에 의해 판독될 수 있는 정보 층을 2 개 갖추고 있다. 판독 헤드는 두 개의 정보 층 중에서 선택된 정보 층 위에 빔을 집중시킨다. 각각의 정보 층은 레이저빔을 변조하고 반사하는 반사 코팅으로 되어 있다. 판독 헤드가 위치하는 디스크 쪽에 가장 가까운 정보 층은 반반사(semirefletive) 코팅을 구비한다. 레이저빔이 이 층 위에 집중되면, 충분한 빛이 반사되어 이 층 위의 데이터가 판독되게 된다. 판독 헤드가 위치하는 디스크 쪽과 떨어져 있는 정보 층은 전반사 코팅을 구비한다. 레이저 빔이 이 층 위에 집중되면, 반반사 층을 통과하는 빛이 전반사 층에 의해 변조되고 다시 한번 반반사 층을 통과하게 된다.
단일층(single-side) DVD 디스크는 수년간 CD 제조에 사용되어 온 것과 동일한 형태의 장비를 사용하여 제조된다. 기판은 함몰 부분과 바탕의 형태로 된 정보 층을 구비하도록 사출 몰딩된다. 그런 다음, 정보 층은 전반사 알루미늄 코팅으로 스퍼터링되며, 보호 코팅이 스퍼터링된 표면의 상부에 도포된다. 이렇게 만들어진 DVD 디스크의 두께는 CD 두께의 절반에 불과하지만 최종적으로 완성되는 DVD는 CD의 두께를 가져야만 하기 때문에, 두 개의 DVD 디스크가 함께 접합되어 최종 DVD가 만들어진다. DVD가 단지 단일 정보 층만을 가져야 하는 경우, 두 번째 디스크는 블랭크일 수 있다. DVD가 두 개의 정보 층을 가져야 하는 경우, 두 개의 단일층 디스크가 함께 접합된다. (판독이 단지 한 면으로부터만 이루어져야 하는 경우, 반사 층 중 하나는 반반사 층이어야 하며, 판독이 양쪽 면으로부터 이루어져야 하는 경우, 양쪽 반사 층 모두 전반사 층이어야 한다.) 그러나 DVD가 두 층을 초과하는 정보 층을 필요로 하지 않는 한, 표준 CD 생산 기술이 각각의 디스크를 제조하는데 사용될 수 있다.
문제는 표준 CD 생산 기술이 세 개 또는 그 이상의 반사 코팅을 갖는 이중층(dual-layer) 광학 디스크를 제조하는 데에는 적합하지 않다는 것이다. 기판 및 하나의 반반사 코팅은 통상적인 방식으로 제조될 수 있다. 즉 분사 몰딩이 행해지고 후속하여 스퍼터링이 행해진다 (반반사 코팅을 얻고자 하는 경우에는 전반사 코팅이 필요한 CD의 경우에서와 같이 알루미늄을 사용하기보다는 금을 사용한다.) 그러나, CD 생산 설비에서 사용되는 분사 몰딩 장비는 제 2 정보 층에 요구되는 별도의 함몰 부분 및 바탕 구조를 몰딩하는 데에는 사용될 수 없다. 따라서, 종래에 제안된 방법은 반반사 코팅에 점성 수지를 피복하고, 그 안내 제 2 정보 층을 스탬핑하는 것이다 (이에 후속하여, 종래의 스퍼터링과 등각 코팅이 수행된다). 그러나, 현재의 CD 제조업체들은 일반적으로 이러한 목적에 적합한 스탬핑 장비를 갖추고 있지 못하며, 따라서 이중층 DVD 디스크를 생산하기 위한 새로운 조립 라인이 제안되었다.
설명을 계속해 나가기에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대한 정의를 내릴 필요가 있다. CD는 1.2 mm 두께의 단일 기판 구조를 가지고 DVD는 함께 접합된 0.6 mm 두께의 두 개의 기판 구조를 가지기 때문에, "디스크"라는 용어는 문맥에 따라 그 의미하는 바가 다르다. DVD의 절반을 구성하는 0.6 mm 두께의 기판 구조를 가리킬 수도 있고, 1.2 mm 두께의 DVD 전체를 가리킬 수도 있다. 또한, 기판이라는 용어는 분사 몰딩된 플라스틱 디스크를 가리키는 반면에, 기판 구조라는 용어는 코팅(스퍼터링 및 기타)이 행해진 디스크를 가리킨다.
스탬핑 및 스탬퍼라는 용어가 의미하는 바를 이해하는 것 또한 중요하다. 분사 몰딩은 액체 플라스틱을 밀봉된 체적(몰드) 내로 분사하는 기술이다. 스탬핑은 프레스를 고체 상태의 판 또는 점성이 있는 층 형태의 재료에 대고 눌러서 그 안에 패턴을 형성하는 것이다. 이 공정은 일반적으로 폐쇄된 공간 내에서는 발생하지 않는다. 스탬핑 장치에 의해 레코드를 만들던 비닐 레코드 시대에는, 평탄한 비닐 "비스킷" 내에 찍히는 프레스 내의 패턴이 스탬퍼로 불리었다. 분사 몰드는 분사된 플라스틱 내에 찍히는 패턴을 또한 필요로하며, CD의 패턴은 비일 레코드 스탬퍼를 만들었던 방식을 암시하는 방식으로 만들어지기 때문에, CD 업계에서는 비록 스탬핑 장치에서는 사용되지 않아도 몰드 내에 놓이는 패턴을 "스탬퍼"라 부른다. 따라서, 스탬핑으로 불리는 공정에는 일반적으로 개방된 공간에서 점성 재료 내로 패턴을 새겨 넣기 위하여 움직이는 프레스를 포함한다. 스탬퍼라는 용어는 스탬핑 장치에서 사용되든 또는 분사 몰딩 장치에서 사용되든 간에 그러한 패턴을 가리킨다.
본 출원은 1998년 9월 28일자로 출원된 미국 가출원 제 60/102,097 호의 권리를 갖는다.
본 발명은 광학 디스크, 특히 DVD-14 및 DVD-18 디스크 따위의 양면으로 된 3층 및 4층 광학 디스크와 그러한 디스크를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 단일층 단일면(single-side) DVD-5 디스크를 제조하는 일반적인 단계를 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 단계에 따라 각각 만들어진 두 개의 0.6 mm 디스크가 기본적으로 함께 접합된 종래의 이중층 단일면 DVD-9 디스크를 보인 도면이다.
도 3은 종래의 이중층 단일면 DVD-9 디스크를 제조하는 2P 프로세스에서 사용되는 일반적인 단계를 보인 도면이다.
도 4는 두 개의 이중층 단일면 0.6 mm 디스크를 함께 접합하여 만들어진 종래의 이중층 양면 DVD-18 디스크를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따라 이중층 0.6 mm 디스크를 제조하는 단계를 보인 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 전사 및 분리 단계를 수행하기 위한 장치를 개략적으로 보인 단면도이다.
본 발명의 목적은 스탬핑 장치의 사용이 필요 없는 분사 몰딩 장치를 사용하여 0.6 mm 두께의 이중층 DVD 디스크를 제조하는 방법 (및 그러한 디스크를 제조하는 장치와 그러한 방법 및 장치에 의해 만들어진 디스크)을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기본적으로 CD 및 DVD 제조업체의 조립 라인에서 현재 사용되고 있는 장비를 사용하여 0.6 mm 두께의 이중층 DVD 디스크를 제조하는 방법 (및 그러한 디스크를 제조하는 장치와 그러한 방법 및 장치에 의해 만들어진 디스크)을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법은, 기본적으로 분사 몰딩 장치를 사용하여 이중층 디스크를 제조하기 위하여, 분사 몰딩 장치와 스퍼터링 장치를 사용하여 통상의 방식으로 각각 금속화된 정보 층을 갖는 두 개의 기판을 제조한다. 제 1 기판은 (금으로 된) 반반사 정보 층을 구비한다. 제 2 기판은 (알루미늄으로 된) 전반사 정보 층을 구비한다. 제 1 기판위의 반반사 정보 층에는 매우 얇은 아교 층이 도포되고, 제 2 기판 위의 전반사 정보 층은 아교 층으로 전사된다. 이렇게 하여, 별도의 스탬핑 장치를 필요로 함이 없이 0.6 mm 두께의 이중층 디스크가 형성된다. 금속화된 층 모두는 몰드된 기판 위에서 스퍼터링된다.
전사 단계가 수행되는 동안 금속화된 전반사 층은 제 2 기판에서 분리되는것이 바람직하기 때문에, 최종 DVD의 일부를 구성하지 않는 제 2 기판은 제 1 기판과 같은 폴리카보네이트가 아닌 폴리메틸 메타아크릴레이트(PMMA)로 만들어질 수 있다. PMMA는 알루미늄에 잘 접합되지 않으며, 접합은 오직 분자의 거친 정도를 통해서만 이루어진다.
그런 다음, 통상의 보호 코팅이 O.6 mm 두께의 이중층 기판 구조를 제조하는 마지막 단계로서 도포될 수도 있다. 또 다른 단일층 또는 이중층 기판 구조가 본 발명에 따라 만들어진 이중층 구조에 접합됨으로써 DVD-14 또는 DVD-18 디스크가 제조된다.
이하, 첨부도면을 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도시된 도면은 정확한 축척에 따라 도시된 것이 아님에 유의할 필요가 있다 (이 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 치수의 일부는 미크론 단위이다).
DVD 광학 디스크의 제조 공정은 CD 광학 디스크의 제조 공정과 매우 유사하다. 더욱 얇은 기판 내에 더욱 작은 함몰 부분을 정확히 형성하기 위하여 더 많은 주의를 기울여야 하고 두 개의 기판은 함께 접합되어야 하는 것을 제외하면, 대부분의 제조 공정은 CD를 제조하는 공정과 동일하다. 그 이유는, 이하에서 분명하게 밝혀지겠지만, 동일한 유형의 장치가 본 발명을 무엇보다 우선적으로 필요로 하는 두 가지 제품 모두를 제조하는데 사용되는 것이 바람직하기 때문이다.
기본적으로는 CD 제조 공정인 일반적인 (종래의) DVD 제조 공정이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것은 가장 단순한 형태의 DVD 디스크를 제조하는 단계이다. 이러한 디스크는 단일면(Single Side)으로부터만 판독이 이루어지며, 그 단면으로부터 판독될 수 있는 단일의 정보 층(Single Layer)을 구비하는 디스크이다. 이 디스크는 비트 용량이 4 내지 5 기가 바이트이기 때문에 DVD-5 로 불린다. 제조 공정은 "마스터링", 다시 말해서 금속 "스탬퍼"의 생성으로 시작된다. 이것은 궁극적으로 복제에 사용된다. 도 1에 도시한 제조 공정에 있어서의 첫 번째 단계는 레이저 빔 기록기에서 나온 레이저 빔(6)을 사용하여 유리 마스터(2) 상에 증착된 포토레지스트(4)를 노출시키는 것이다. 그런 다음 포토레지스트는 현상 용액(8)으로 에칭됨으로써 포토레지스트 내에 함몰 부분이 형성된다.
세 번째 단계에서, 에칭된 포토레지스트(소정의 함몰 부분 및 바탕 패턴을 갖춘 상태)는 도면 부호 10으로 표시한 바와 같이 니켈 스퍼터링에 의해 금속화된다. 그런 다음, 금속화된 표면을 갖춘 유리 기판이 전기 화학적인 도금 프로세스(전자 성형)에서 사용되어 "파더부재(father)" 또는 "스탬퍼"(14)를 생성한다. (많은 응용분야에서 파더부재는 "마더부재(mother)" 디스크를 생성하는데 사용된다. 그런 다음 이 마더부재 디스크는 다수의 스탬퍼를 생성하는데 사용될 수 있다.) 일반적으로 니켈로 만들어지는 스탬퍼는 최종 디스크 상에서 생성되는 함몰 부분의 거울 이미지를 포함한다. 몰딩 프로세스에서, 액체 플라스틱(18)(일반적으로 폴리카보네이트)이 스탬퍼가 고정되어 있는 몰드(16) 내로 분사된다. 스탬퍼 내의 상승 범프는 분사 몰딩 프로세스 중에 액체 플라스틱 내로 압착되어 함몰 부분을 생성한다. 그런 다음, 몰딩된 디스크(18)는 도면 부호 20으로 표시한 바와 같이 알루미늄 스퍼터링에 의해 금속화된다. 결과적으로 얻어지는 알루미늄 층(22)은 디스크 상에 포함되는 정보를 나타낸다.
몰딩된 CD는 1.2 mm의 두께를 가지며, 따라서 DVD는 그와 동일한 두께를 가져야 한다. 그러나 몰딩된 DVD 기판은 0.6 mm의 두께를 갖는다. 이러한 이유로, 기판 구조에는 폴리머 수지(24)가 피복되고, 0.6 mm 두께의 블랭크 디스크(26)가 그게 접착된다. 마지막 단계에서, 롤러(28) 또는 그와 유사한 기구가 DVD 라벨을 디스크(26) 상에 인쇄한다.
요소(14)가 "스탬퍼"로 불리는 한, 이 요소는 분사 몰딩 프로세스에서 사용되고, 분사 몰딩은 디스크 제조에 있어서 가장 중요한 단계이며, 분사 몰딩에서는 액체 플라스틱이 분사되는 폐쇄된 공동이 사용되는데, 이 공동은 냉각 및 경화된 후에 플라스틱에 자신의 형상을 덧붙이게 된다.
도 2의 DVD는, 한 면(일정한 삼각형 레이저 빔을 갖는 바닥 면)에서 판독될 수 있는 정보 층을 두 개 갖추고 있기 때문에, 이중층 단면 디스크로 불린다. 모든 DVD는 접합된 두 개의 플라스틱 기판으로 구성된다. 데이터를 갖는 각각의 기판은 단일층 또는 이중층의 데이터 층의 포함한다. 층 0으로 불리는 제 1 층은 데이터가 판독되는 디스크의 면에 가장 근접하게 배치되어 있다. 층 1로 불리는 제 2 층은 판독 표면에서 가장 멀리 떨어져 있다. 디스크는 바닥으로부터 판독되기 때문에 층 0은 층 1 아래에 놓인다. 층들은 상호 매우 근접한 상태로 간격을 두고 떨어져 배치된다. 층들 간의 거리는 기판의 두께의 1/10 미만이다 (전체 DVD 디스크의 두께의 1/20 미만이다).
단일층 구조인 경우, 정보 표면에는 스퍼터링 프로세스에 의하여 알루미늄으로 된 반사 층이 피복된다. 이에 의해 35 내지 55 나노미터 두께의 금속 코팅이 생성된다. 이중층 구조인 경우, 레이저는 제 1 층을 판독할 때 이 제 1 층으로부터 반사될 수 있어야 할뿐만 아니라, 제 2 층을 판독할 때 이 제 2 층을 관통하여 집중되어야 한다. 따라서, 제 1 층은 반반사 구조를 취하는 반면에, 제 2 층은 전반사 구조를 취한다 (전반사 층이 단지 약 70%의 반사 작용만을 할 수 있지만 반반사 구조와 대비하기 위하여 전반사 구조를 취하는 것으로 한다).
도 2의 디스크의 여러 층은 설명이 없더라도 명백하게 이해할 수 있다. 그러나, 두 가지 점에 대해서는 확실히 이해하여야 한다. 첫 번째는 도 1의 단일층 디스크의 용량이 4.7 기가 바이트인 반면에, 도 2의 디스크의 용량은 비록 이 디스크가 두 개의 정보 층을 가지고 있으나 단일층 디스크의 용량의 두 배에는 미치지 못하는 8.5 기가 바이트에 불과하다는 것이다. 그 이유는 판독 빔이 바깥쪽 층을 통과하여 안쪽 층에 도달하기 위해서는 약 20 내지 70 미크론의 거리를 가야하며, 이에 의해 층간 누화가 발생하기 때문이다. 누화를 감소시키기 위하여 양쪽 층의 최소 함몰 부분 길이는 0.4 um에서 0.44 um으로 증가되고, 인치당 트랙이 약간 줄어들게 되어 전체 용량이 다소간 감소하게 된다.
두 번째는 본 발명을 이해하는데 있어서 매우 중요한 것으로서 도 2의 종래의 DVD가 각각 각기 다른 0.6 mm 두께의 디스크 내에서 정보 층을 갖는다는 것이다. 각각의 "반쪽 DVD"는 수년간 CD를 제조하는데 사용되어온 동일한 유형의 분사 몰딩 장치에서 몰딩된다. 두 개의 디스크는 종래의 방식으로 제조되는데, CD 제조 공정과의 가장 큰 차이점은 단지 반반사 구조를 취하기 위하여 반사 코팅 중 하나에 대해 스퍼터링 되는 금속(일반적으로는 금)의 양이 더 적다는 것이다. 최종 DVD는 기본적으로는 두 개의 얇은 (더 높은 용량의) CD를 상호간에 접합함으로써 만들어진다. (접착 공간 층은 두 개의 디스크를 상호 접합하는 역할을 하며, 적절한 집중을 위하여 제공되어야 하는 55 미크론 분리를 또한 제공한다.) 본 발명은 도 2에 도시한 유형의 DVD-9 디스크를 제조할 때에는 필요하지 않다. 본 발명은 단일층만을 갖는 0.6 mm 디스크를 제조할 때에는 필요하지 않다. 본 발명은 0.6 mm 디스크가 이중층 구조를 취하여야 하는 경우에만 필요하다.
두 기판 각각에 하나의 층을 갖는 도 2의 이중층 단면 DVD-9 디스크는, 마쓰시타(Matsushita)의 디자인에 그 기초를 두고 있다. 그러나 3M에서 제안한 2P 프로세스를 사용하여 DVD-9 디스크를 제조할 수도 있다. 각각의 기판 내에 하나의 층을 형성하는 대신에, 2P 프로세사는 두 개의 내부 정보 층을 갖춘 단일의 0.6 mm의 기판 구조를 제공한다. 이 경우, 1.2 mm 두께의 최종 제품을 제공하는데 필요한 제 2 기판은 완전한 블랭크이다. 2P 프로세스는 분사 몰딩 공정 이외에, 둘러싸여진 몰드 내에서는 일어날 수 없는 스탬핑 공정을 필요로 한다. 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다. "당연히" DVD를 제조하게 되는 CD 제조 회사는 CD를 제조할 때 소정의 스탬핑 장비를 사용해 오지 않았기 때문에, 장비에 대한 막대한 자본을 투자하지 않고는 손쉽게 이중층 DVD 디스크를 제조하는 기술을 확보할 수 있는 방법은 없다.
실제적인 문제점은 DVD-9 디스크를 제조할 때 발생하지 않는다는 점에 주목을 할 필요가 있다. 마쓰시타 공정을 사용하는 종래의 분사 몰딩 장비 자체는 DVD-9 디스크를 제조하는데 충분하기 때문에, 개방 공간에서 스탬핑 공정이 이루어져야 하는 3M 유형의 2P 프로세스는 DVD-9 디스크를 제조하는 데에는 불필요하다 (도 2 참조). 실제적인 문제점은 1.2 mm 두께의 DVD-14 및 DVD-18 디스크를 제조할 때 발생한다. DVD-14 디스크는 두 개의 기판을 갖는데, 하나는 단일층 구조를 취하고 다른 하나는 이중층 구조를 취한다. 단일층 기판은 디스크 전체의 한쪽 면으로부터 판독되는 반사 층을 가지며, 다른 쪽 면으로부터 판독되는 이중층 디스크의 두 정보 층은 모두 동일한 기판 내에 있어야 한다. 이것은 디스크 전체의 DVD-9 측면의제 2 층이 더 이상 다른 기판으로부터 나올 수 없기 때문에, 다시 말해서 제 2 층은 이중층 기판 구조에 내재하여야 하기 때문에, 2P 프로세스와 유사한 공정이 사용되어야 한다는 것을 의미한다. 이와 유사하게, DVD-18 디스크(이중층, 이중면(dual-side))는 각각의 기판 내에서 두 개의 층을 필요로하며, 결과적으로 총 4 개의 층을 필요로 한다. 따라서, 용량이 큰 DVD에 있어서는 3M에 의해 제안된 바에 따라 일정한 형태의 스탬핑 공정의 사용을 회피할 수 있는 방법은 알려져 있지 않다.
어떻게 이중층 디스크를 제조하기 위한 3M 프로세스가 개방된 공간에서의 스탬핑 공정을 필요로 하는지에 대해서, 단순한 이중층 단면 DVD-9 디스크를 제조하는 단계를 보인 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 기본적인 발상은 하나의 기판에 하나의 층을 형성하고, 그 후에 스탬핑 가공된 포토폴리머(2P) 재료를 이용하여 도일한 기판에 제 2 층을 추가로 형성하는 것이다.
첫 번째 단계에서, 정보 층을 갖는 기판(40)이 통상적인 방식으로 분사 몰딩 처리된다. 그런 다음 도면 부호 42로 표시한 바와 같이 금이 정보 층의 위로 스퍼터링됨으로써 반반사 층(42a)이 형성된다. 이 층에는 점성이 있고 투명한 UV-수지 재료(44)가 피복되며, 스탬핑 장비(46)(도 3에 도시한 하부면(46a)은 제 2 정보 층에 필요한 함몰 부분 및 바탕 패턴을 갖추고 있다)는 점성 재료의 표면(44a) 내에 내부 층 패턴을 형성한다. 스탬퍼가 제자리에 놓여 있는 한, 자외선이 기판의 하부로부터 반반사 층(42a)을 통해 수지로 향하여 수지를 경화시키게 된다. 이 스탬핑 공정은 몰드 자체가 자외선이 유입되는 것을 막으며 수지는 적절한 시간 내에 경화되지 않기 때문에 둘러싸인 몰드 내에서는 수행될 수가 없다. (또한, 분사 몰딩 장비는 매우 높은 온도에서 동작하며, 2P 프로세스는 실온에서 수행되어야 한다.)
내부의 정보 층이 경화된 후에, 도면 부호 50으로 표시한 종래의 스퍼터링 단계가 수행되어 전반사 층을 제공한다. 최종적으로, 아교 층(52)이 전반사 층의 위에 놓이고, 0.6 mm의 블랭크 층이 그 위에 접합됨으로써 최종 디스크의 나머지 반쪽이 형성된다. (두 개의 기판을 접합하기 위하여 "아교"를 사용하는 것으로 설명을 하고 있으나, 실제로는 고온의 용융 수지 또는 UV 수지를 사용하여 접합을 수행한다. 또한, 접합이 이루어진 후에는 공지된 방식으로 라벨이 인쇄된다.) 최종적으로 얻어지는 디스크는 "단면" 디스크이다. 그 이유는 이 디스크가 개략적으로 도시된 레이저 빔(56a)(56b)으로 도시된 바와 같이 오직 한 면에서만 판독되기 때문이다. 이 디스크는 단일 판독 면으로부터 판독되는 정보 층이 두 개이기 때문에 "이중층" 구조로 된 디스크이다.
DVD-14 디스크는 두 개의 기판을 갖는다. 하나는 단일층 기판(도 1)이고, 다른 하나는 이중층 기판이다. 위에서 설명한 바와 같이, 도 2의 또 다른 이중층 기술은 두 개의 기판 각각에 대해 하나의 층을 필요로하고, 제 2 층이 다른 기판에 놓인 다음 이 기판은 두 개의 층을 가지며 2P 프로세스를 사용하여 만들어져야 하기 때문에, 이중층의 반쪽 부분은 현재 2P 프로세스에 의해 만들어지고 있다. (DVD-14 디스크는 전부 세 개의 층을 가지고 있으므로, 두 기판 중 하나는 두 개의 층을 가져야 한다.) 도 4는 각각의 기판이 두 개의 층을 갖는 DVD-18 디스크를 보여주고 있다. 각각의 기판은 스탬핑 공정을 필요로 하는 2P 또는 그에 상당하는 프로세스를 사용하여 만들어져야 한다는 사실을 명확히 알 수 있다.
별도의 스탬핑 장비를 필요로 함이 없이 분사 몰딩 장치를 사용하여 이중층 디스크를 제조하는 본 발명에 따른 방법이 도 5에 도시되어 있다. 기본적인 발상은 분사 몰딩 장치를 이용하여 통상적인 방식으로 금속화된 정보 층을 각각 갖춘 두 개의 기판을 만드는 것이다. 그런 다음 기판 중 어느 하나의 기판 위에서 금속화된 정보 층이 다른 층으로 전사된다. 이렇게 하여, 별도의 스탬핑 공정 없이 0.6 mm 두께의 이중층 디스크가 형성된다. 양쪽의 금속화된 층은 몰딩된 기판 위로 스퍼터링 처리된 상태이다.
종래의 CD 및 DVD 기판은 폴리카보네이트로 만들어진다. 폴리메틸 메타아크릴레이트(PMMA) 재료는 폴리카보네이트에 비해 여러 가지 장점을 제공하는데, 그중 하나는 가격이 저렴하다는 것이다. 과거에 레이저디스크를 제조하는데 PMMA 재료가 사용되었지만, PMMA는 폴리카보네이트보다 더 많은 수분을 흡수하며, 이렇게 흡수된 수분은 CD 또는 DVD의 여러 층을 서로 분리시키게 된다. 이러한 이유로, PMMA는 일반적으로 CD 및 DVD를 제조하는 데에는 사용되지 않는다.
그러나, 본 발명에서는 금속화된 층이 기판에서 분리되는 것이 실제적으로 바람직하기 때문에, DVD의 일부분으로서 끝나지 않는 기판은 PMMA로 만들어질 수 있다. PMMA가 알루미늄에 접합되지 않으며 접합은 오직 분자의 거친 정도를 통해서만 이루어진다는 사실로 인하여, 하나의 기판에서 또 다른 기판으로 전반사 코팅을 전사할 수가 있다.
도 5에 도시한 PMMA 기판(60)은 통상적인 방식(도 1 참조)으로 몰딩되며, 그표면(60a)은 정보 층이고, 그로부터 이중층 DVD 내의 층(1)이 복제된다. 그러나, 외부 가장자리는 해제 플랜지로서 나중에 사용되기 때문에 디스크의 직경은 CD 또는 DVD의 12 cm 직경보다 더 크다. 그런 다음, 전반사 알루미늄 데이터 층(62)이 표면(60a) 상에 스퍼터링된다. 종국적으로 알루미늄 층(62)은 최종적으로 만들어지는 0.6 mm 기판의 층(1)을 구성하기 때문에 알루미늄 층의 직경은 DVD의 직경과 같다. 필요하다면, 스퍼터링 전에, 실리콘 등의 분리 재료가 표면(60a)에 놓여서 (또는 표면으로 이동하도록 플라스틱 상태로 혼합되어서) 기판으로부터 층(62)을 결과적으로 분리시킨다.
도시된 다음의 두 단계(단계의 순서는 중요하지 않음)는 반반사 층(최종적으로 만들어지는 디스크의 층 0이 됨)을 갖춘 종래의 기판을 제조하는데 필요한 다수의 단계를 나타낸다. 기판(64)은 통상의 재료, 예를 들어 폴리카보네이트(PC)로 만들어지며, 그 형성 표면에는 금으로 된 반반사 층(최종적으로 만들어지는 층 0)이 피복된다.
다음 단계는 종래와는 완전히 다르다. 데이터 층(62)이 데이터 층(66)에 면하도록 PMMA 기판이 위치한다. PMMA 기판이 화살표(70) 방향으로 이동하기 전에, 접합 층(68)(실제의 두께인 약 55 미크론보다 더 두껍게 도시되어 있음)이 데이터 층(66) 위에 놓인다. 두 개의 기판 구조가 함께 접합되면, 금속화된 층(62)은 기판(60)에서 접합(접착) 층(68)으로 전사된다. 전사는 PMMA 재료의 속성에 의해서만이 아니라 알루미늄에 접착될 수 있도록 구성된 접합 재료(68)에 의해서도 촉진된다. 어떠한 분리 재료라도 또한 채용될 수 있다. 바람직한 접합 재료로는 달 니폰 잉크 앤드 케미컬 컴퍼니(Dal Nippon Ink Chemical Company)에서 제조되는 DIC 제 675 호가 있다.
마지막 단계에서, 힘이 PMMA 플랜지 위에 화살표(72) 방향으로 인가되어 이 플랜지를 나머지 구조에서 분리시킨다. PMMA 기판(60)은 DVD보다 직경이 크기 때문에 분리시키는 힘이 가해질 수 있는 영역이 제공된다. 금속화된 층(62)은 폴리카보네이트 기판 구조와 함께 남게 된다. 그런 다음 통상적인 보호 코팅이 0.6 mm 기판을 만드는 마지막 단계에서 도포된다 (도시 안됨). 최종적으로, 또 다른 단일층 또는 이중층 기판 구조가 이중층 구조에 접합(도시 안됨)됨으로써 DVD-14 또는 DVD-18 디스크가 제조된다.
도 5는 PMMA 기판이 제조 공정의 마지막 단계에서 재활용되는 것을 보인 것이다. (폴리카보네이트 기판이 사용된 경우에 그러하다.) 재활용이란 전사되어야 할 또 다른 데이터 층을 제조하는 경우에도 기판이 용융 되어 다른 목적에 사용될 수 있다는 것을 의미하거나, 먼저 용융 됨이 없이 또 다른 알루미늄 데이터 층에 직접 다시 코팅되거나 그러한 목적으로 몰딩된 또 다른 기판에 직접 다시 코팅되는 것을 의미한다.
피터 반 후프의 명의로 본원과 동시에 출원된 공동 계류 출원(이 출원은 참고자료로서 본 명세서에 인용된다)에는 동일한 직경의 기판 구조를 사용하여 분리되기 전에 조합된 구조의 가장자리를 밀링 가공하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술이 가지고 있는 한가지 장점은 PMMA 기판이 폴리카보네이트 기판보다 더 큰 직경을 가질 필요가 없기 때문에 모든 기판에 대해 동일한 몰딩 장치가 사용될 수 있다는 점이다. 또 다른 장점은 기판으로부터 전반사 코팅을 쉽게 분리시킬 수 있다는 점이다.
본 발명의 방법은 DVD-14 또는 DVD-18 디스크의 두 기판 구조 중 하나인 이중층 디스크로서 스퍼터링된 반반사 코팅과 스퍼터링된 전반사 코팅을 갖춘 제 1 몰딩 기판 (구성은 몰딩된 다른 기판의 구성에 따른다) 및 스퍼터링된 반반사 코팅에 스퍼터링된 전반사 코팅을 접합하는 접착제를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크를 제공한다. 본 발명에 따른 디스크의 특징을 좀더 폭넓게 설명하자면, 본 발명의 디스크는 그에 따른 함몰 부분 및 바탕 구조를 갖춘 제 1 의 반반사 코팅 및 그 구성이 (실제로는 최종 디스크의 일부는 아닌) 몰딩된 또 다른 기판의 구성에 따르는 또 다른 함몰 부분 및 바탕 구조를 갖춘 제 2 의 전반사 코팅과, 전반사 코팅을 반반사 코팅에 접합하는 접착제를 구비한 몰딩 기판을 갖춘 디스크이다.
도 6은 개개의 기판 구조가 형성된 후에 이중층 디스크를 제조하는 동안에 사용될 수 있는 장치를 개략적으로 보인 것이다. 이 장치에 의해 전반사 코팅은 반반사 코팅을 갖춘 기판 구조로 전사된다. 베이스(80)는 기판(64) 및 반반사 코팅(66)으로 구성된 기판 구조를 지지한다. 포트(81a)는 진공원에 연결되어 기판 구조가 해제되어야 할 때까지는 기판 구조를 제자리에서 확고히 고정한다. 중앙 포스트(82)는 기판 구조를 적절히 위치시킨다.
판(88)은 리프트 실린더(86) 및 암(84)에 의해 수직으로 이동한다. 포스트(100)는 쿠션(102)(환상 링)에 맞대어져 있으며, 이 쿠션은 PMMA 기판(60)과 전반사 코팅(62)으로 이루어진 기판 구조 위에 놓여 있다. 상부 기판 구조가 하강하기 전에, 접착제(68)가 노즐(104)에 의해 하부 기판 구조의 상부에 분사된다. 암(84)이 하강하여 두 개의 기판 구조를 접촉시켜서 PMMA 기판의 전반사 층을 폴리카보네이트 기판에 전사한다.
접착제가 경화된 후에 기판을 상호간에 분리시키기 위하여, 두 개의 트립 실린더(90)가 로드(92)를 위로 잡아당김으로써 결합면(94a)이 기판(60)의 하부면에 맞대어 있는 핑거(94)가 기판에 상향력을 인가하게 된다. 포스트(100)와 쿠션(102)은 가장자리가 약간 들려지는 동안 상부 기판의 중심을 제자리에 유지한다. 그런 다음, 전체 어셈블 리가 리프트 실린더(86)에 의해 상승함으로써 기판이 최종적으로 분리된다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 예시된 실시예는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 일례에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명의 정신 및 범부를 벗어나지 않는 한 본 발명은 여러 가지로 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (18)

  1. DVD-14 또는 DVD-18 디스크의 두 기판 구조 중 하나로서 사용하기에 적합한 이중층 디스크를 제조하는 방법으로서, 상기 방법이
    (a) 데이터 층을 갖도록 제 1 기판을 몰딩하고, 상기 데이터 층에 반반사 코팅을 도포하여 제 1 기판 구조를 형성하는 단계와,
    (b) 데이터 층을 갖도록 제 2 기판을 몰딩하고, 상기 데이터 층에 전반사 코팅을 도포하여 제 2 기판 구조를 형성하는 단계와,
    (c) 상기 제 1 기판 구조의 반반사 코팅 위에 접착제를 도포하는 단계와,
    (d) 상기 전반사 코팅이 상기 제 2 기판 구조에서 상기 제 1 기판 구조로 전사될 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 기판 구조를 상호 접촉시키고 상기 제 2 기판 구조 위의 전반사 코팅을 상기 제 1 기판 구조 위의 접착제와 맞대는 단계와,
    (e) 상기 전반사 코팅의 전사에 후속하여 상기 제 1 기판 구조로부터 상기 제 2 기판 구조를 분리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판은 폴리카보네이트로 몰딩되고, 상기 제 2 기판은 PMMA로 몰딩된 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판보다 직경이 더 커서 상기 기판 구조를 분리시키기 위한 힘이 제 2 기판에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 반반사 코팅은 스퍼터링된 금으로 되어 있고, 상기 전반사 코팅은 스퍼터링된 알루미늄으로 된 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판의 데이터 층에 전반사 코팅을 도포하기 전에 분리 재료가 그에 인가되어 상기 단계(e)에서 상기 기판 구조의 후속하는 분리를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판 구조로부터 분리된 후에 재활용되는 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  7. 이중층 디스크를 제조하는 방법으로서, 상기 방법이
    (a) 데이터 층을 갖도록 제 1 기판을 몰딩하고, 상기 데이터 층에 반반사 코팅을 도포하여 제 1 기판 구조를 형성하는 단계와,
    (b) 데이터 층을 갖도록 제 2 기판을 몰딩하고, 상기 데이터 층에 전반사 코팅을 도포하여 제 2 기판 구조를 형성하는 단계와,
    (c) 상기 전반사 코팅이 상기 제 2 기판 구조에서 상기 제 1 기판 구조로 전사될 수 있도록, 상기 제 1 및 제 2 기판 구조를 상호 접촉시키고 그 사이에 접착제를 배치하고, 상기 제 2 기판 구조 위의 전반사 코팅을 상기 제 1 기판 구조 위의 반반사 코팅과 맞대는 단계와,
    (d) 상기 전반사 코팅의 전사에 후속하여 상기 제 1 기판 구조로부터 상기 제 2 기판 구조를 분리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 기판은 폴리카보네이트로 몰딩되고, 상기 제 2 기판은 PMMA로 몰딩된 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판보다 직경이 더 커서 상기 기판 구조를 분리시키기 위한 힘이 제 2 기판에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 반반사 코팅은 스퍼터링된 금으로 되어 있고, 상기 전반사 코팅은 스퍼터링된 알루미늄으로 된 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 기판의 데이터 층에 전반사 코팅을 도포하기 전에 분리 재료가 그에 인가되어 상기 단계(d)에서 상기 기판 구조의 후속하는 분리를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판 구조로부터 분리된 후에 재활용되는 것을 특징으로 하는 이중층 디스크를 제조하는 방법.
  13. DVD-14 또는 DVD-18 디스크의 두 기판 구조 중 하나로서 사용하기에 적합한 이중층 디스크로서, 스퍼터링된 반반사 코팅과, 스퍼터링된 전반사 코팅과, 상기 스퍼터링된 전반사 코팅을 상기 스퍼터링된 반반사 코팅에 접합하기 위한 접착제를 갖춘 제 1 몰딩 기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 이중층 디스크.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 반반사 코팅은 스퍼터링된 금으로 되어 있고, 상기 전반사 코팅은 스퍼터링된 알루미늄으로 된 것을 특징으로 하는 이중층 디스크.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 전반사 코팅은 몰딩된 기판의 구조에 대응하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중층 디스크.
  16. 대응하는 형상의 함몰 부분 및 바탕 패턴을 갖춘 제 1 반반사 코팅과, 몰딩된 또 다른 기판의 구조에 대응하는 또 다른 함몰 부분 및 바탕 패턴을 갖춘 제 2 전반사 코팅과, 상기 전반사 코팅을 상기 반반사 코팅에 접합하는 접착제를 갖춘 몰딩 기판으로 이루어진 DVD-14 또는 DVD-18 디스크의 기판 구조중 하나로서 사용하기에 적절하며, 상기 이중층 광학 디스크는 총 0.6mm 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이중층 광학 디스크.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 반반사 코팅은 스퍼터링된 금으로 되어 있고, 상기 전반사 코팅은 스퍼터링된 알루미늄으로 된 것을 특징으로 하는 이중층 광학 디스크.
  18. 반반사 코팅이 위에 도포된 제 1 몰딩 기판의 위치를 정하기 위한 베이스와, 전반사 코팅이 위에 도포된 제 2 몰딩 기판을 고정하는 지지체와, 전반사 코팅이 상기 제 2 몰딩 기판에서 상기 제 1 몰딩 기판으로 전사될 수 있도록 그 사이에 접착제를 도포한 후에 두 개의 몰딩 기판을 서로를 향하도록 이동시킨 다음 두 개의 몰딩 기판을 분리시키는 기구로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중층 광학 디스크 제조는 장치.
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