KR100587256B1 - 광 기록 매체 - Google Patents

Abstract

청색 및 적색 대역에서 기록 및 재생이 가능한 광 기록 매체에 관한 것으로, 기판상에 파장에 따른 굴절율이 서로 다른 제 1 기록층과 제 2 기록층이 순차적으로 형성되고, 제 1 기록층과 제 2 기록층 사이에 청색 파장 대역만을 투과시키고 적색 파장 대역을 반사시키도록 Au-SiO2, Au-TiO2, Au-Cr2O3, Ag-SiO2, Ag-TiO2, Ag-Cr2O3, Pt-SiO2, Pt-TiO2, Pt-Cr2O3 중 어느 하나로 이루어진 중간반사층을 형성함으로써, 적색 파장 대역 및 청색 파장 대역에서 상호 호환이 가능하고 기록 밀도가 크게 향상된다.

Description

광 기록 매체{Optical recording medium}

본 발명은 청색 및 적색 대역에서 기록 및 재생이 가능한 광 기록 매체에 관한 것이다.

한 때 음악을 즐기는 중요한 수단이었던 레코드 음반에서는 그 표면에 미세한 연속 파형의 홈이 있어, 픽업(바늘)이 홈을 따라 이동하면서 신호를 읽어내고 있으며, 현재에 널리 이용되고 있는 오디오 테이프에서도 자기 헤드가 매체에 접촉하여 정보를 쓰고 읽어내고 있다.

반면, 광에 의한 정보의 기록과 재생의 한 예를 보여주는 컴펙트 디스크(CD)는 연속된 홈 대신에 불연속적인 홈 형태의 피트를 가진 디스크에 바늘 대신 빛을 이용해 원격으로 소리와 영상을 읽어낸다.

따라서, 광기록 방식에서는 비접촉으로 디스크 표면의 정보를 읽어내므로 디스크 손상에 의한 정보의 손실을 막을 수 있으며 바늘에 의한 잡음이 전혀 없어 음질이 좋은 것이 특징이다.

광 디스크는 레이저 다이오드 광학계(LD 헤드)를 채용하여 매체와 헤드의 특성을 분리할 수 있다는 점이 휴대형 기록매체인 플로피 디스크와 다른 점이다.

따라서, 광 디스크는 대용량이면서도 휴대성과 신뢰성이 높아 멀티미디어용 기록매체로 평가된다.

이러한, 광 디스크에는 CD나 레이저 디스크(LD)와 같이 가전기기용으로 보급되고 있는 재생전용(read-only memory,ROM)과 업무용으로 부호화된 데이터를 기록하는 추기형(write-once read-many,WORM)과 반복기록형(rewritable,RW) 3종류가 있다.

현재 시판되고 있는 광 디스크는 대체로 1평방 ㎛당 1비트의 기록밀도를 갖는데, 이것을 1평방 인치당으로 환산하면 645mbit/in2(∼80MB/in2)에 해당된다.

한편, 디지털 다기능 디스크의 약어로 지칭되는 DVD는 레이저 광에 의한 정보의 기록과 재생을 한층 승화시킨 차세대 패키지(package)형 광기록 매체의 하나이다.

현재 널리 보급되어 있는 CD(-ROM)과 비교해 DVD(-ROM)은 디스크 크기는 지름 12cm로 같지만, 정보의 저장용량은 CD-ROM의 7배가 넘는 4.7 giga-bytes(GB)이다.

이같이 대폭적인 용량 향상이 가능할 수 있었던 것은 대물렌즈의 NA를 CD-ROM의 0.45에 대하여 0.60으로 크게하고, 반도체 레이저의 파장을 CD-ROM의 780nm에서 650nm로 줄였기 때문이다.

현재, CD-ROM 재생 레이저는 GaAlAs계로 780nm 이지만, DVD에서는 같은 GaAlAs계로 650nm, 635nm로 단파장이다.

GaAlAs계에서는 이 근처의 파장이 한계일 것으로 판단되어, 현재 단파장 레이저 광원의 개발이 활발히 진행되고 있다.

최근에는 파장 490nm인 청색 레이저를 실온에서 연속 발진하는데 성공하였으며, 파장 410nm인 청자색 레이저를 펄스발진하는 개가를 올렸다.

파장 410nm 대역인 반도체 레이저가 실용화되면, 650nm를 사용하는 현행 DVD의 저장 용량을 두 배 이상 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

이런 점을 고려해 볼 때, 향후 단파장과 장파장, 두 대역에서 호환이 가능한 광 디스크의 구현이 필요할 것으로 보인다.

본 발명의 목적은 적색 파장 대역과 청색 파장 대역에서 호환이 가능하며 기록밀도가 향상된 광 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 광 기록 매체의 주요 특징은 기판상에 파장에 따른 굴절율이 서로 다른 제 1 기록층과 제 2 기록층이 순차적으로 형성되고, 제 1 기록층과 제 2 기록층 사이에는 특정한 파장 대역만을 투과시키거나 반사시키는 중간반사층이 형성되며, 중간반사층은 원소주기율표 ⅠB 그룹, 백금으로부터 선택된 원소의 혼합물로 이루어지는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 중간반사층은 Au-SiO2, Au-TiO2, Au-Cr2O3, Ag-SiO2, Ag-TiO2, Ag-Cr2O3, Pt-SiO2, Pt-TiO2, Pt-Cr2O3 중 어느 하나로 이루어지는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 개념은 청색 파장 대역에서 투과도가 높고 반사도가 낮으며, 적색 파장 대역에서 반사도가 높고 투과도가 낮은 물질층을 제 1 기록층과 제 2 기록층 사이에 형성하여 청색 파장 대역과 적색 파장 대역에서 모두 정보를 기록/재생할 수 있는 고밀도 광 디스크를 제작하는데 있다.

이와 같은 기본 개념을 달성시키기 위해서는 청색 파장 대역에서 투과도가 높고 반사도가 낮으며, 적색 파장 대역에서 반사도가 높고 투과도가 낮은 물질의 선택이 중요하다.

이러한 기본 물성을 갖는 물질로는 Au-SiO2, Au-TiO2, Au-Cr2O3, Ag-SiO2, Ag-TiO2, Ag-Cr2O3, Pt-SiO2, Pt-TiO2, Pt-Cr2O3 등을 들 수 있다.

여기서, 원소주기율표 ⅠB 그룹의 Au, Ag와 ⅧA 그룹의 Pt 등과 같은 귀금속 원소들은 광 흡수도가 높아 광이 잘 투과하지 못하는 물질들이다.

이들은 열처리되면 비정질 형태의 SiO2, TiO2, Cr2O3 등과 같은 물질 속에서 알갱이 형태로 불규칙하게 존재하게 되는데, 이때 이 귀금속 알갱이들은 특정 파장 대역의 광만을 반사시키는 광학 특성을 갖게 된다.

즉, 본 발명에서 사용되는 귀금속 물질들은 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.

첫째, 비정질 물질내에서 섞여 있다가 열처리되면 서로 본딩(bonding)되어 일정 크기를 갖는 알갱이 형태로 이루어져야 한다.

둘째, 이 알갱이 들은 비정질 속에서 물과 기름처럼 섞이지 않는 혼합물 형태로 존재하여야 된다.

이러한 조건들을 갖추어야 특정한 파장의 광만을 반사시키거나 또는 투과시킬 수 있는 광학 특성을 갖게 된다.

만약 이들이 화합물 형태로 섞여 있으면 전혀 다른 제 3 의 물질이 되므로 본 발명에서 원하는 광학 특성은 보이지 않게 된다.

일예로 두께 약 100Å인 Au-SiO2층의 파장에 따른 반사도 및 투과도를 보면 도 1과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, Au-SiO2층은 파장에 따라 반사도 및 투과도가 변하는데, 파장 500nm 영역을 기준으로 장파장 대역에서 반사도의 급진적인 증가와 투과도의 감소가 있고, 단파장 대역에서 반사도의 감소와 투과도의 증가가 있다.

이와 같은 광학 특성을 갖는 물질들을 사용한 본 발명의 구현은 다음과 같다.

도 2은 본 발명에 따른 광 기록 매체를 보여주는 구조단면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 폴리카보네이트 기판(1)상에 ZnS-20 mol% SiO2 타겟을 이용하여 RF-마그네트론 스퍼터링 방법으로 아르곤 가스를 주입하면서 RF 파워를 인가하여 소정의 두께로 제 1 유전체층(2)을 형성한다.

그리고, 제 1 유전체층(2)상에 Ge2Sb2Te5 타겟을 이용하여 DC-마그네트론 스퍼터링 방법으로 제 1 기록층(3)을 소정의 두께로 형성한 후, 제 1 기록층(3)상에 제 1 유전체층(2)과 동일한 조건으로 제 2 유전체층(4)을 형성한다.

여기서, 제 1 기록층(3)은 적색 파장 대역인 약 600 ∼ 700nm의 굴절율을 갖는다.

이어, 제 2 유전체층(4)상에 Au-SiO2, Au-TiO2, Au-Cr2O3, Ag-SiO2, Ag-TiO2, Ag-Cr2O3, Pt-SiO2, Pt-TiO2, Pt-Cr2O3 중 어느 하나로 이루어진 중간반사층(5)을 형성한다.

여기서, 중간반사층의 두께는 약 100 ∼ 1000Å으로 한다.

그리고, 중간반사층(5)상에 상기와 동일한 방법으로 제 3 유전체층(6), 제 2 기록층(7), 제 4 유전체층(8)을 순차적으로 형성한다.

여기서, 제 2 기록층(7)은 청색 파장 대역인 약 400 ∼ 450nm의 굴절율을 가지며, 제 3 유전체층(6)과 제 4 유전체층(8)은 생략할 수도 있다.

이어, 제 4 유전체층(8)상에 Al 합금 타겟을 이용하여 반사층(9)을 소정의 두께로 형성하고, 반사층(9)상에 보호막(10)으로 자외선 경화수지를 3∼6㎛범위로 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 2000∼5000rpm으로 회전하면서 코팅한 뒤, 자외선(UV) 램프를 이용하여 1500∼2000 mj/cm2 의 광량으로 경화시켜 광 디스크를 제작한다.

이와 같이 제작된 광 디스크의 정보 기록 및 재생은 다음과 같다.

즉, 400 ∼ 450nm인 단파장 대역의 레이저 빔이 광 디스크에 조사되면 이 레이저 빔은 제 1 기록층 및 중간반사층을 투과하여 제 2 기록층에서 정보 기록이 이루어지고 제 2 반사층에서 반사가 되어 정보 재생이 이루어져 진다.

또한, 600 ∼ 700nm인 장파장 대역의 레이저 빔이 광 디스크에 조사되면 이 레이저 빔은 제 1 기록층에서 기록이 이루어지고 중간반사층에서 반사가 되어 정보 재생이 이루어진다.

본 발명의 광 디스크는 지금까지 설명한 바와 같이 도 1과 같은 광학 특성을 갖는 물질들을 이용하여 적색 파장 대역에서 정보를 기록 및 재생할 수 있을 뿐만 아니라 향후 실용화될 청색 파장 대역에서도 정보를 기록 및 재생할 수 있으므로 차세대 광 기록 매체로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 것으로 보인다.

본 발명에 따른 광 기록 매체에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 광 디스크는 적색 파장 대역 및 청색 파장 대역에서 각각 정보를 기록 및 재생할 수 있어 두 파장 대역에서 상호 호환이 가능하며 기록 밀도가 크게 향상된다.

도 1은 본 발명 Au-SiO2층의 파장에 따른 반사도 및 투과도를 보여주는 그래프

도 2은 본 발명에 따른 광 기록 매체를 보여주는 구조단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 기판 2 : 제 1 유전체층

3 : 제 1 기록층 4 : 제 2 유전체층

5 : 중간반사층 6 : 제 3 유전체층

7 : 제 2 기록층 8 : 제 4 유전체층

9 : 반사층 10 : 보호막

Claims (4)

1. 기판 상에 순차적으로 형성되며, 파장에 따른 굴절율이 서로 다른 제 1 기록층 및 제 2 기록층과;

   상기 제 1 기록층과 상기 제 2 기록층 사이에서 특정한 파장 대역만을 투과시키거나 반사시키며, Au-SiO2, Au-TiO2, Au-Cr2O3, Ag-SiO2, Ag-TiO2, Ag-Cr2O3, Pt-SiO2, Pt-TiO2, Pt-Cr2O3 중 어느 하나로 이루어지는 중간반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 매체.
2. 기판 상에 순차적으로 형성되며, 파장에 따른 굴절율이 서로 다른 제 1 기록층 및 제 2 기록층과;

   상기 제 1 기록층과 상기 제 2 기록층 사이에 형성되며, 400 450nm의 파장 대역을 투과시키고 600 700nm의 파장 대역을 반사시키는 중간반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 매체.
3. 기판 상에 순차적으로 형성되며, 파장에 따른 굴절율이 서로 다른 제 1 기록층 및 제 2 기록층과;

   상기 제 1 기록층과 상기 제 2 기록층 사이에서 특정한 파장 대역만을 투과시키거나 반사시키며, 100 1000 의 두께로 형성되는 중간반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 매체.
4. 기판 상에 순차적으로 형성되며, 파장에 따른 굴절율이 서로 다른 제 1 기록층 및 제 2 기록층과;

   상기 제 1 기록층과 상기 제 2 기록층 사이에 형성되며, 특정한 파장 대역만을 투과시키거나 반사시키는 중간반사층과;

   상기 제 1 기록층 및 상기 제 2 기록층의 상/하부에는 각각 형성되거나 또는 상기 제 1 기록층의 상/하부에만 형성되는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기록 매체.