KR100915664B1 - 1회 기록 레코딩용 광 데이터 저장매체 - Google Patents

1회 기록 레코딩용 광 데이터 저장매체

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KR100915664B1
KR100915664B1 KR1020047010987A KR20047010987A KR100915664B1 KR 100915664 B1 KR100915664 B1 KR 100915664B1 KR 1020047010987 A KR1020047010987 A KR 1020047010987A KR 20047010987 A KR20047010987 A KR 20047010987A KR 100915664 B1 KR100915664 B1 KR 100915664B1
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티에케벤노
마르텐스후베르트씨.에프.
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

매체의 입사면(8)을 통해 입사된 초점이 맞추어진 방사빔(9)을 사용하는 1회 기록 레코딩용 이중층 광 데이터 저장매체(10)가 개시된다. 이 매체는, 그것의 일면에, 흡수율 kL0를 갖는 1회 기록형 L0 기록층(3)을 포함하는 L0로 불리는 제 1 기록 적층체(2)와, 흡수율 kL1을 갖는 1회 기록형 L1 기록층(6)을 포함하는 L1으로 불리는 제 2 기록 적층체(5)가 존재하는 적어도 1개의 기판(1, 7)을 구비한다. 제 1 기록 적층체 L0는 광학 반사율 값 RL0 및 광학 투과율 값 TL0를 갖고, 제 2 기록 적층체는 광학 반사율 값 RL1을 갖는다. 제 1 기록 적층체는 제 2 기록 적층체보다 입사면(8)에 더 근접한 위치에 존재한다. 다음과 같은 조건: 0.45≤TL0≤0.75 및 0.40≤RL1≤0.80 및 kL0<0.3 및 kL1<0.3이 만족될 때, 표준 DVD-ROM 플레이어에서 재생될 수 있는 이중층 1회 기록형 매체가 얻어진다. 상기한 조건을 충족하는 다수의 적층체 설계가 기술된다.

Description

1회 기록 레코딩용 광 데이터 저장매체{OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM FOR WRITE ONCE RECORDING}
본 발명은, 파장 λ를 갖고 기록중에 매체의 입사면을 통해 입사된 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 1회 기록 레코딩을 수행하며,
- 복소 굴절률 = nL0-i·kL0를 갖고 두께 dL0를 갖는 1회 기록형 L0 기록층을 포함하며, 광학 반사율 값 RL0 및 광학 투과율 값 TL0를 갖는 L0로 불리는 제 1 기록 적층체와,
- 복소 굴절률 = nL1-i·kL1를 갖고 두께 dL1를 갖는 1회 기록형 L1 기록층을 포함하며, 광학 반사율 값 RL1을 갖는 L1으로 불리는 제 2 기록 적층체가 일면에 존재하고,
이때, 모든 파라미터들은 파장 λ에서 정의되며, 상기 제 1 기록 적층체는 제 2 기록 적층체보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재하고,
- 상기 기록 적층체들 사이에 삽입되고, 초점이 맞추어진 방사빔의 초점심도보다 실질적으로 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층이 일면에 더 존재하는 적어도 1개의 기판을 구비한 1회 기록 레코딩용 이중층 광 데이터 저장매체에 관한 것이다.
서두에 기재된 것과 같은 광 기록매체의 일 실시예는 일본특허출원 JP-11066622에 공지되어 있다.
최근에, 디지털 다기능 디스크(DVD)가 CD보다 훨씬 큰 데이터 저장용량을 갖는 매체로서 시장 점유율을 차지하고 있다. 현재, 이와 같은 포맷은 판독전용(ROM), 기록형(R) 및 재기록형(RW) 버전으로 존재한다. 기록형 및 재기록형 DVD에 대해서는, 현재 기록형에 대한 DVD+R, DVD-R과 재기록형에 대한 DVD+RW, DVD-RW, DVD-RAM의 다수의 경쟁하는 포맷들이 존재한다. 4.7GB의 최대용량을 갖는 단일층 매체만이 존재하므로, 기록형 및 재기록형 DVD 포맷에 대한 문제점은 용량, 따라서 기록시간이 제한된다는 것이다. ROM 디스크인 DVD-Video에 대해서는, 보통 DVD-9으로 불리는 8.5GB 용량을 갖는 이중층 매체가 이미 상당한 시장 점유율을 갖고 있다. 그 결과, 8.5GB의 용량을 갖는 기록형 및 재기록형 DVD들이 크게 요구되고 있다. 이중층, 즉 이중 적층체의 재기록형 DVD 디스크가 아마 실현가능할 것으로 여겨진다. 그러나, 이중층 DVD-ROM의 반사율 및 변조율의 사양서 내에서 재기록형과 완전히 호환되는 디스크는, 달성하기가 매우 곤란하며, 재기록형 DVD 매체에서 기록층들로서 사용되는 비정질/결정성 상변화 물질의 특성에 대해 적어도 주요한 타결책을 필요로 하고 있다는 것이 명확하게 되었다. 통상적으로 얻을 수 있는 유효 반사율 레벨은 약 7%로서, 이와 같은 낮은 반사율 값은 기존의 DVD 플레이어들 상에서의 판독 호환성을 심각하게 저해한다. 완벽한 호환성이 존재하지 않으면, 이중층 재기록형 DVD의 시장에서의 성공가능성이 의심스럽다.
이중층(=이중 적층체) DVD-ROM 표준과 호환되는 이중층 기록형 DVD 매체를 얻기 위해서는, 상부 L0 층 및 하부 L1 층의 유효 반사율이 최소한 18%가 되어야 하는데, 즉 사양서에 부합하기 위한 최소 유효 광학 반사율 레벨이 Rmin=0.18이다. 유효 광학 반사율은, 예를 들어, 두 개의 적층체들 L0 및 L1이 존재할 때, 매체로부터 다시 돌아오고 L0 및 L1에 각각 초점이 맞추어지는 유효 광의 일부분으로서 반사율이 측정된다는 것을 의미한다. 최소 반사율 Rmin=0.18이 DVD 표준에 대한 요구조건이다. 그러나, 실제적으로는, 기존의 DVD 플레이어들과의 판독 호환성을 달성하는데 다소 낮은 유효 반사율, 예를 들면 R>0.12도 허용될 수 있다. 이때, 이와 같은 R>0.12의 반사율은, 현재, 예를 들어 상변화 기술에 기반을 둔 재기록형 이중층 DVD에서는 달성이 불가능하다.
이와 같은 사양에 부합하기 위해 적층체들의 광학 반사율, 흡수율 및 투과율 값에 부과되어야 하는 조건들은 아직 사소한 것은 아니다. JP-11066622에는, 적층체들의 광학 반사율, 흡수율 및 투과율 값에 대한 요구조건과, 이들을 달성하는 방법에 관해 아무 것도 언급되어 있지 않다. 이때, 본 명세서에서, L0는 "가장 근접한" 적층체, 즉 방사빔 입사면에 가장 근접한 적층체로 정의되며, L1은 방사빔 입사면서 보았을 때, 가장 깊은 적층체에 해당한다는 점에 주목하기 바란다.
결국, 본 발명의 목적은, 적어도 기존의 DVD-ROM 플레이어들과의 판독 호환성을 제공하는 유효 반사율 값을 갖는 서두에서 언급된 형태를 갖는 이중층 광 데이터 저장매체를 제공함에 있다. 최적화된 형태로, 기존의 DVD-ROM 표준과의 호환성이 달성될 수도 있다.
상기한 목적은, 본 발명에 따르면, 0.45≤TL0≤0.75 및 0.40≤RL1≤0.80 및 kL0<0.3 및 kL1<0.3인 것을 특징으로 하는 광 데이터 저장매체에 의해 달성된다. 본 출원인은, 이들 요구조건들이, 2가지 기록 적층체들 L0 및 L1으로부터의 유효 반사율 레벨이 12%보다 크다는 요구조건들로부터 추론될 수 있다는 것을 발견하였다. 더욱 바람직하게는, 0.55≤TL0≤0.65 및 0.50≤RL1≤0.70 및 kL0<0.2 및 kL1<0.2인데, 이와 같은 경우에는, 15% 또는 18%와 같이 더욱 더 높은 유효 반사율 값이 얻어질 수도 있다. 비교적 낮은 광학 흡수율을 갖는 1회 기록 기술을 사용한 기록층에 기반을 둔 이중층 기록형 DVD 매체(예를 들면, DVD+R)는, 원리상, 상변화 재기록형 DVD 이중층 매체의 반사율 문제를 극복할 수 있다. 비교적 낮은 흡수율을 갖는 1회 기록형 기록층은, 예를 들면 염료층이다. 본 발명은 DVD+R 및 DVD-R 포맷 모두에 적용될 수 있다. 이하에서는, 총괄적으로 기록형 DVD를 표시하기 위해 DVD+R을 사용한다.
통상적인 단일층 DVD+R 매체는 50%의 반사율과 60%의 변조율을 갖는데, 이들 값은 단일층 DVD-ROM 사양에 포함되며, DVD+RW 매체는 약 20%의 훨씬 작은 반사율을 갖는다. 따라서, RW 매체에 비해, 이중층 R-매체를 개발하기 위한 출발점이 훨씬 더 유리하다. 염료 물질은 파장 λ에서 본질적으로 높은 투과율을 갖는다. 금속 반사층과 조합하면, 높은 반사율이 얻어질 수 있다. 따라서, 염료층에 비교적 낮은 흡수율로 기록이 가능하다. 사용가능한 일반적인 염료로는, 시아닌형, 아조형, 스쿠아릴륨(squarylium)형, 또는 원하는 특성을 갖는 기타 유기염료 물질을 들 수 있다.
이들 두 개의 층의 최소 유효 반사율은 12%로서, 본 발명에서의 통상적인 적층체 설계는 최소한 Reff=18%를 목표로 삼는다. 도 1에는, 기록, 예를 들면 염료 적층체들의 투과율 및 흡수율에 대해 적당한 값을 취할 때, 호환가능한 이중층 DVD+R 매체가 원리상 가능한 것으로 도시되어 있다. 상부 기록 적층체 L0의 투과율이 45% 내지 75%이면, 적층체당 18%보다 큰 반사율이 가능하며, 이때 하부 기록 적층체 L1의 고유 반사율은 40%∼80%의 범위에 속하여야 한다. 도 1b는 이와 같은 사실을 더욱 더 상세히 예시하고 있다.
DVD의 구현에 있어서 λ는 약 655nm이다. 도 4a에는, 기록층 두께 dL0의 함수로써의 기록층만의 적층체에 대한 계산된 반사율이 도시되어 있다. 기록층의 과학 콘트라스트의 일반적인 값(nL0<3, kL0<0.3)에 대해, 충분히 높은 투과율이 달성될 수 있으므로, 반사율은 필요한 광학 파라미터들과 층 두께를 좌우한다. 바람직하게는, nL0>2.5이고, dL0는 λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0 또는 5λ/8nL0≤dL0≤7λ/8nL0의 범위를 갖는다. 도 4b는, 기록층의 굴절률 nL0의 실수부의 함수로써의 L0 기록층만의 적층체의 계산된 최대 반사율을 나타낸 것으로, 파선의 수평선은 반사율 레벨 R=18%를 표시한 것이다. 도 4로부터, 최소한 18%의 반사율을 얻기 위해서는, 기록층의 굴절률 nL0가 충분히 커야(또는 작아야) 한다는 것, 즉
nL0≥2.5 또는 nL0≤1.0
이어야 한다는 것을 알 수 있다.
그러나, 후자는 실용상 충족시키는 것이 어려울 것으로 보인다.
최적의 L0 기록층의 두께 dL0는 반사율의 첫 번째 또는 두 번째 최대값으로, 바람직한 층 두께는 다음과 같다:
λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0(제 1 최대값)
5λ/8nL0≤dL0≤7λ/8nL0(제 2 최대값).
이와 같은 L0 적층체 설계의 이점은 높은 투명성과 그것의 단순함을 들 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서는, 두께 dM1≤25nm를 갖는 제 1 금속 반사층이 1회 기록형 L0 기록층과 투명 스페이서층 사이에 존재하고, dL0는 λ/8nL0≤d L0≤5λ/8nL0의 범위를 갖는다. 이와 같은 적층체에 대해서는, 비교적 얇은 제 1 금속 반사층이 염료와 스페이서 사이에 놓인다. 제 1 금속 반사층은 반투명층으로서의 역할을 하여 반사율을 증가시킨다. 제 1 금속 반사층의 투과율을 충분히 높게 유지하기 위해서는, 최대의 두께와 적절한 물질이 특정되어야 한다. 금속층에 대해서는, 예를 들면, Ag, Au, Cu, Al 또는 이들의 합금, 또는 다른 원소들로 도핑된 금속이 사용될 수 있다. 충분히 투명한 적층체(TL0≥45%)를 얻기 위해, 금속층의 바람직한 두께는 다음과 같다:
dM1≤25nm.
최적의 염료층 두께는 투과율과 반사율의 최대값들에 의해 결정된다.
박막층의 존재는 R 및 T의 극값에 추가적인 상전이 Δ∼1/8 내지 1/4를 도입하며, 이와 같은 적층체 설계에 대해서는 R 및 T의 최대값이 Max(R)→λ/2nL0(p-Δ), Max(T)→λ/2nL0(p+1/2-Δ)에 놓인다.
더 큰 염료 두께에 대해서는 투과율이 감소하기 때문에, 제 1 반사율 최대값 근처의 두께 범위만이 적합하다. dL0에 대한 하한값(LL)은 T의 최대값으로 다음과 같이 정의된다: LL=Max(R)-1/2주기=λ/8nL0. 두께가 증가하면, 반사율이 급격하게 떨어지므로, d에 대한 상한값은 제 2 Max(T)-1/8주기=Max(R)+3/8주기=5λ/8nL0로 정의된다. 따라서, 바람직한 염료층 두께 범위는 다음과 같아진다:
λ/8nL0≤dL0≤5λ/8nL0.
전술한 설계의 이점으로는, 우수한 반사 특성과, "표준"의 단일층 기록 적층체 매체와 거의 유사한 적층체 설계, 따라서 거의 유사한 제조과정을 들 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 굴절률 nI1≥1.8을 갖고 두께 dI1≤λ/2nI1을 갖는 제 1 투명 보조층 I1이 제 1 금속 반사층과 투명 스페이서층 사이에 존재한다. 제 1 금속 반사층에 인접하여 제 1 투명 보조층 I1, 예를 들면 유전 간섭층을 추가함으로써, 최적 반사율 근처에서의 투과율이 증가하게 되는데, 이 유전 I-층의 역할은 "기록층+박막 금속" 적층체와 예를 들면 폴리카보네이트로 제조된 기판 사이의 광학 불일치를 상쇄하여, 반사율을 낮추고 투과율을 높이는 것이다.
3개의 층을 사용하여 다양한 조합이 이루어질 수 있다는 것은 명백하다. 그러나, 유일한 유용한 적층체 설계는 기록층/박막 금속/I-층인데, 이것은 기록층에서 높은 T, 유한한 R과 충분한 흡수율을 동시에 가질 수 있다. 이와 같은 적층체 형태에 대해서는, 제 1 금속 반사층에 대해, 예를 들면 Ag, Au, Cu, Al 또는 이들의 합금, 또는 기타 원소로 도핑된 금속이 사용될 수 있다. 충분히 투명한 적층체를 얻기 위해, 이와 같은 적층체 형태에 대한 금속층의 바람직한 두께는 다음과 같다:
dM1≤25nm.
도 10에 도시된 것과 같이, 제 1 금속 반사층 아래에 있는 제 1 보조층 I1은 실제로 적층체의 투과율을 증가시키고 그것의 반사율을 감소시키는 반면에, R- 및 T-극값의 위치는 (거의) 동일하게 유지된다. 최적의 기록층 두께는 반사율의 제 1 최대값에 의해 결정되는데, 이것은 Max(R)→λ/2nL0(1-Δ)이며, 이때 Δ∼1/8 내지 1/4는 금속에 의해 도입된 상전이이다. 이와 같은 적층체에 대한 바람직한 기록층 두께는 다음과 같아진다:
λ/8nL0≤dL0≤5λ/8nL0.
dI1≤λ/4nI1인 것이 바람직하다. 제 1 보조 I1-층에 의해 얻을 수 있는 T의 상대적인 증가는 I1-층의 굴절률과 금속 반사층의 두께에 의존하는 반면에, 기록층의 특성은 T의 상대적인 증가에 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 도 11에 도시된 것과 같이, I-층의 굴절률들 nI의 유용한 범위는 다음과 같다:
nI1≥1.8.
도 11로부터, 베어(bare) 상태의 기록층/박막 금속 반사층의 투과율에 있어서 X 인자의 증가가 얻어질 수 있는 I1-층의 최소 굴절률이 얼마인지를 유도할 수 있다. 투과율의 X-이득을 위해, I-층의 굴절률이 다음과 같아야 한다는 것을 알 수 있다:
nI1≥(X+0.036*dM1-1.025)/(0.0267*dM1+0.005).
이때, 제 1 반사층 두께 Dm1은 나노미터 단위로 주어진다(이때, 상기 식은 1.8-3의 nI1의 범위의 근사식이라는 점에 주목하기 바란다). X-인자는 적층체의 필요한 투과율(예를 들면, 50%)을 베어 상태의(I-층이 없음) 기록층/박막 금속 반사층 적층체의 투과율(예를 들면, 38%)로 나누어 계산될 수 있다. 예를 들면, 15nm의 두께를 갖는 금속 반사층을 지닌 베어 상태의 기록층/박막 금속 반사층에 대해 인자 50/38=1.3 만큼의 투과율 증가가 필요하면, 추가적인 I1-층의 굴절률은 적어도 2.0이 되어야 한다.
하지 간섭층의 두께에서 적층체의 반사율 및 투과율도 주기 λ/2nI1을 갖고 주기성을 갖는다. 따라서, I1-층의 두께는 1 주기보다 클 필요가 없다:
dI1≤λ/2nI1.
I1-층이 T를 증가시키도록(그리고, R을 감소시키도록) 의도된 경우에, 그것의 최적 두께는, Δ∼1/8일 때, (1/2-Δ)*λ/2nI1에 놓인 T의 제 1 최대값의 위치에 존재하게 된다.
I1-층의 두께의 바람직한 (최적의) 두께는 다음과 같아진다:
dI1,opt=3λ/16nI1.
더 큰 dI1에 대해서는, 투과율이 감소하고 반사율이 다시 증가한다. nI1이 충분히 크면, I1-층의 두께를 위에서 주어진 최적값보다 낮게 유지하는 것이 가능하다.
따라서, I-층의 유용한 두께 범위는 다음과 같아진다:
dI1≤λ/4nI1.
이와 같은 설계의 이점으로는, 그것의 유연성을 들 수 있는데, 즉 큰 범위의 R 및 T가 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서는, 굴절률 nI2를 갖고 0<dI2≤3λ/8nI2의 범위의 두께 dI2를 갖는 제 2 투명 보조층 I2가 1회 기록형 LO 기록층의 일면에 존재하고, dL0 는 λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0 또는 5λ/8nL0≤dL0≤7λ/8n L0의 범위를 갖는다. 바람직하게는, 제 2 투명 보조층은 입사면에서 가장 멀리 떨어진 1회 기록형 L0 기록층의 일면에 존재하며, nI2≤nL0/1.572이다. 이와 달리, 제 2 투명 보조층은 입사면에 가장 근접한 1회 기록형 L0 기록층의 일면에 존재하며, nI2≥nL0/0.636이다. 금속 반사층은 존재하지 않는다. 이와 같은 적층체는 유전체 거울의 원리에 기초를 두고 있다. 제 2 보조 I2-층, 즉 유전 거울이 투명하므로, 기록층 및 I-층 두께와 광학상수들에 대한 요구조건이 반사율 제약을 따르게 된다.
간섭층이 λ/4nI2(또는 3λ/4nI2)의 두께를 갖고 염료층이 λ/4nL0(제 1 최대값) 또는 3λ/4nL0(제 2 최대값)의 두께를 가질 때, 반사율이 최대가 된다.
간섭층 두께의 바람직한 범위는 다음과 같다:
0<dI2≤3λ/8nI2.
염료층에 대한 바람직한 두께 범위는 다음과 같다:
λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0(제 1 최대값)
5λ/8nL0≤dL0≤7λ/8nL0(제 2 최대값).
이와 같은 형태의 적층체에 대해 다음과 같은 2가지 경우를 생각할 수 있다:
(a) I2-층 위의 기록층과,
(b) 기록층 위의 I2-층.
경우 (a)
최적의 반사율은 R=[(1-(nL0/nI2)2)/(1+(nL0/nI2)2]2로 주어진다.
R=18%의 반사율 사양에 부합하기 위해, I2-층의 굴절률은 다음과 같이 계산될 수 있다:
nI2≤nL0/1.572.
경우 (b)
최적의 반사율은 R=[(1-(nI2/nL0)2)/(1+(nI2/nL0)2]2로 주어진다.
R=18%의 반사율 사양에 부합하기 위해, I2-층의 굴절률은 다음과 같이 계산될 수 있다:
nI2≥nL0/0.636.
(높은 n과 낮은 n이 교번하고, 약 λ/4n의 두께를 갖는) 더 많은 투명 보조층들을 추가함으로써, I2-층의 굴절률들의 더 적은 극값들을 사용하여 적층체의 반사 특성이 향상될 수 있다. 그러나, 이 경우에는 적층체가 더 복잡해진다. 전술한 설계의 이점으로는, 여전히 충분한 반사율과 높은 투과율이 얻어지면서도, 그것의 비교적 간단함을 들 수 있다.
L0에 대해 제시된 적층체들은 이중층 매체에 한정되지 않으며, 단일층 또는 다층(>2) 매체에도 마찬가지로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 이중층 광 데이터 저장매체의 L1 적층체에 대해서는, 입사면에서 가장 멀리 떨어진 1회 기록형 L1 기록층의 일면에 제 2 금속 반사층이 존재한다. 또 다른 실시예에 있어서는, 제 2 금속 반사층이 두께 dM2≥25nm를 갖고, 바람직하게는 dL1은 0<dL1≤3λ/4nL1의 범위를 갖는다. 후자의 범위는 통상적인 단일층 1회 기록형 매체의 범위에 해당한다. dM2가 25nm보다 작으면, 반사율이 너무 낮아질 수 있다. 상기한 L0 적층체를 통해 기록된 데이터를 판독할 수 있도록 하기 위해서는, 기록형 이중층 DVD 매체의 하부 L1 적층체가 방사빔 파장에서 높은 반사율을 가져야만 한다. DVD-ROM 이중층(이중 적층체) 사양에 부합하기 위해서는, L1의 유효 반사율이 18% 내지 30%의 범위를 가져야만 한다. L0 적층체가 TL1의 레이저 파장에서 투과율을 가지면, 이것은 L1의 고유 반사율이 18/TL0 2% 내지 30/TL0 2%의 범위를 가져야만 한다는 것을 의미한다. 50% 내지 60%의 범위를 갖는 L0의 통상적인 투과율이 주어지면, 이것은 L1의 반사율이 50% 이상이 되어야 한다는 것을 의미한다. 이와 같은 값은 이미 단일층 DVD+R 디스크에 대해 지정된 반사율 범위에 속한다. 따라서, 원리상 단일층 DVD+R 적층체 설계는 L1-적층체로서 사용될 수 있다. 그러나, 2 형태의 경우에(도 16 참조), 이것은 기록층, 예를 들면 염료가, 예를 들어 스페이서층에 대한 접착제와 직접 접촉하고 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 접착제는 염료에 해를 끼쳐, 열악한 매체의 수명을 제공할 수도 있다.
따라서, 굴절률 nI3를 갖고 0<dI3≤λ/nI3의 범위를 지닌 두께 dI3 를 갖는 제 3 투명 보조층 I3가 입사면에 가장 근접한 1회 기록형 L1 기록층의 일면에 1회 기록형 L1 기록층에 인접하여 존재하거나, 0<dM3≤25nm의 범위를 지닌 두께 dM3를 갖는 제 3 금속 반사층이 입사면에 가장 근접한 일면에 1회 기록형 L1 기록층에 인접하여 존재하며, dL1은 0<dL1≤5λ/16nL1 또는 7λ/16nL1≤dL1 ≤λ/nL1의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 제 3 투명 보조층이나 제 3 금속 반사층을 도입함으로써, 기록층에 미치는 스페이서층의 화학적인 영향의 문제가 상쇄된다. 예를 들어, 스페이서층의 접착제로부터, 기록층을 보호하는 2가지 L1 적층체 형태가 제안된다. 본 명세서에서 제안된 적층체들은 이중층 광 기록매체에의 사용에 제한되지 않으며, 모든 (단일층 또는 다층) 유기 기록층, 예를 들면 염료 기반의 광 기록매체에 적용이 가능하다. 제 3 금속 반사층에 대해서는, 예를 들어 Ag, Au, Cu, Al 또는 이들의 합금, 또는 기타 원소로 도핑된 금속이 사용될 수 있다.
이와 같은 적층체 설계의 개략적인 레이아웃을 도 14에 나타내었다.
박막 금속층에 대해서는, 예를 들어 Ag, Au, Cu, Al 또는 이들의 합금, 또는 기타 원소로 도핑된 금속이 사용될 수 있다.
이중층 광 데이터 저장매체의 바람직한 실시예에 있어서는, 굴절률 nI4를 갖고 0<dI4≤3λ/16nI4의 범위의 두께 dI4를 갖는 제 4 투명 보조층 I4가 1회 기록형 L1 기록층과 제 2 금속 반사층 사이에 존재한다. 이와 같은 제 4 보조층은 약간 더 얇은 기록층 두께를 허용하는 한편, 기록된 마크들의 반사율과 변조율이 양호하게 유지된다.
이중층 광 데이터 저장매체의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서는, 굴절률 nI5를 갖고 0<dI5≤λ/4nI5의 범위의 두께 dI5를 갖는 제 5 투명 보조층 I5가 입사면에 가장 근접한 제 3 금속 반사층의 일면에 제 3 금속 반사층에 인접하여 존재한다. 이와 같은 제 5 투명 보조층은 기록층과 스페이서층 사이의 화학 장벽을 증가시키는데, 이것은 기록 적층체의 수명에 이득이 된다.
상기한 투명 보조층들 중에서 적어도 한 개의 투명 보조층이 물질 ITO, HfN 및 AlON로 구성된 그룹으로부터 선택된 투명 히트싱크 물질을 함유하는 것이 유리할 수 있다. 일반적으로, 유전물질은 열악한 열전도율을 나타낸다. 전술한 물질들은 투명하면서도 비교적 높은 열전도율을 갖는다. 높은 열전도율은, 마크의 선명도, 예를 들면 지터, 형상, 변조면에서 기록된 마크들의 품질을 증진시킬 수도 있다.
이중층 광 데이터 저장매체에 있어서, 형태 1로 불리는 투명 스페이서층이나, 형태 2로 불리는 기판 내에 L1용의 안내 그루브가 설치될 수도 있다. 이와 같은 안내 그루브는 프리그루브 또는 서보 그루브로도 불린다. Lo용의 안내 그루브는 입사면에 가장 근접한 기판에 설치될 수 있다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다:
도 1a는 상부 기록 적층체 L0의 투과율의 함수로써 상부 기록 적층체 L0 및 하부 기록 적층체 L1의 최대로 얻을 수 있는 유효 반사율을 나타낸 것이고,
도 1b는 L1의 고유 반사율의 함수로써 L1 적층체로부터의 유효 전체 반사율을 나타낸 것으로, L0의 3가지 서로 다른 투과율 값에 대한 예를 나타낸 것이며,
도 2는 2개의 적층체들 L0 및 L1를 구비한 본 발명에 따른 광 데이터 저장매체의 일 실시예의 개략적인 레이아웃이고,
도 3은 광 데이터 자장매체의 L0 적층체의 일 실시예의 개략적인 레이아웃이며(기록층만의 L0 적층체 설계),
도 4a는 기록층 굴절률 nL0의 3가지 값에 대해 기록층 두께 dL0의 함수로써 계산된 반사율을 나타낸 것이고,
도 4b는 광 데이터 저장매체의 단일 기록층의 최대로 얻을 수 있는 반사율을 나타낸 것이며,
도 5는 광 데이터 저장매체의 L0 적층체의 다른 실시예의 개략적인 레이아웃이고,
도 6a는 기록층의 굴절률의 3가지 값에 대한 기록층 두께의 함수로써의 도 5에 도시된 적층체의 투과율의 그래프를 나타낸 것으로, 파선은 T에 대해 허용된 한계값을 나타낸 것이며,
도 7a는 광 데이터 저장매체의 L0 적층체의 다른 실시에의 개략적인 레이아웃이고,
도 7b는 광 데이터 저장매체의 L0 적층체의 다른 실시에의 개략적인 레이아웃이며,
도 8a는 기록층의 굴절률 nL0의 5가지 값에 대해 보조층 I의 굴절률 nI의 함수로써 기록층/보조층 적층체의 최대 반사율을 나타낸 것이고,
도 8b는 기록층의 굴절률 nL0의 5가지 값에 대해 보조층 I의 굴절률 nI의 함수로써 보조층/기록층 적층체의 최대 반사율을 나타낸 것이며,
도 9는 광 데이터 저장매체의 L0 적층체의 다른 실시예에 대한 개략적인 레이아웃을 나타낸 것이고,
도 10a는 기록층 두께의 함수로써 기록층/박막 금속 반사층 적층체와 기록층/박막 금속 반사층 사이의 투과율을 비교한 것이며,
도 10b는 도 10a에 도시된 적층체들에 대해 기록층 두께의 함수로써 반사율에 대해 마찬가지로 나타낸 것이고,
도 11은 금속 반사층에 인접하여 보조 I-층을 추가할 때, 기록층/박막 금속 반사층 적층체의 투과율이 증가될 수 있는 최대 인자(X)를 나타낸 것이며,
도 12는 광 데이터 저장매체 설계: 보조층/기록층/비교적 두꺼운 금속 반사층의 L1 적층체의 일 실시예의 개략적인 레이아웃을 나타낸 것이고,
도 13은 기록층의 굴절률 nL1의 3가지 값에 대해 기록층 두께(kL1=0.1)의 함수로써 도 12에 도시된 L1 적층체 설계의 고유 반사율을 나타낸 것으로, 파선은 L1 고유 반사율에 대한 실제적인 하한값인 50%의 반사 레벨을 나타내며,
도 14는 광 데이터 저장매체의 L1 적층체의 다른 실시예의 개략적인 레이아웃을 나타낸 것이고(설계: 박막 금속층/기록층/비교적 두꺼운 금속층),
도 15는 기록층 두께의 함수로써 도 14에 도시된 L1 적층체 설계의 고유 반사율을 나타낸 것이며,
도 16a는 형태 1의 광 데이터 저장매체를 나타낸 것이고,
도 16b는 형태 2의 광 데이터 저장매체를 나타낸 것이다.
도 1a에는, 상부 기록 적층체 L0의 투과율 T의 함수로써 하부 기록층 L1의 최대로 얻을 수 있는 반사율을 도시하였다. 흡수율 A=0에 대한 라인들은 이론적인 한계들로, 예를 들면 염료층에 대한 일반적인 흡수율은 10%일 것이다. DVD 표준에 의해 요구된 적층체 당의 18%의 유효 반사율을 수평 파선으로 표시하였는데, 본 발명에서는, Reff≥18%를 바람직한 실시예들에 대한 목표값으로 삼는다.
도 1b에는, L1의 고유 반사율의 함수로써 L1 적층체로부터의 유효 전체 반사율이 도시되어 있다. L0 적층체의 3가지 서로 다른 투과율 값 T에 대한 예가 도시되어 있다.
도 2에는, 파장 655nm를 갖는 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)을 사용하여 기록하기 위한 이중층 광 데이터 저장매체(10)가 도시되어 있다. 레이저 빔(9)은 기록중에 매체(10)의 입사면(8)을 통해 입사한다. 매체(10)는, 그것의 일면에, 복소 굴절률 =nL0-i·kL0를 갖고 두께 dL0를 갖는 1회 기록형 L0 기록층(6)을 포함하는 L0로 불리는 제 1 기록 적층체(5)가 존재하는 기판(7)을 구비한다. 제 1 기록 적층체 L0는 광학 반사율 값 RLo와 광학 투과율 값 TL0를 갖는다. 복소 굴절률 =nL1-i·kL1을 갖고 두께 dL1을 갖는 1회 기록형 L1 기록층(3)을 포함하는 L1으로 불리는 제 2 기록 적층체(2)가 존재한다. 제 2 기록 적층체 L1은 광학 반사율 값 RL1을 갖는다. 이들 모든 광학 파라미터들은 레이저 빔 파장에서 측정된 것이다. 제 1 기록 적층체(5)는 제 2 기록 적층체(3)보다 입사면(8)에 더 근접한 위치에 존재한다. 투명 스페이서층(4)은 기록 적층체들 2와 5 사이에 삽입된다. 투명 스페이서층(4)은 초점이 맞추어진 방사빔(9)의 초점심도보다 실질적으로 더 큰 두께를 갖는다.
DVD-ROM 이중층 사양에 부합하기 위해서는, RL0와 같은 상부 기록 적층체 L0로부터의 유효 반사율 레벨과 RL1(TL0)2과 같은 하부 기록 적층체 L1으로부터의 유효 반사율 레벨은 모두 18% 내지 30%의 범위에 속하여야 하는데, 즉 0.18≤RL0≤0.30 및 0.18≤RL1*(TL0)2≤0.30이 되어야 한다. 실제로는, 기존의 DVD 플레이어 상에서 판독 호환성을 위해서는 유효 반사율 레벨>12%가 충분하다. 후자의 조건이 달성될 수 있는 TL0와 RL1의 실제적인 범위는, 0.45≤TL0≤0.75 및 0.40≤RL1 ≤0.80 및 kL0<0.3이다. 따라서, RL0, TL0 및 RL1의 적절한 조합을 사용하면, 반사율 레벨에 관한 한, DVD-ROM 이중층 사양과 호환되는 DVD+R 이중층(DL) 매체가 얻어진다. DVD+R DL 디스크는, L0-적층체와 L1-적층체의 임의의 조합으로 구성될 수도 있다. 한가지 특정한 실시예는 다음과 같다:
L0 실시예의 적층체(5)(95nm 염료/10mm Ag/55nm ZnS-SiO2)와 L1 실시예의 적층체(3)(15nm Ag/130nm 염료/100nm Ag)를 갖고, 55㎛의 투명층(4) 두께를 갖는 형태 2의 매체(도 16b 참조). L0로부터의 유효 반사율은 28%이고, L1으로부터의 (L0를 통한) 유효 반사율은 21%이다. 레이저 기록 파장에서 거의 투명한 염료를 기록층으로 사용함으로써, 다층 매체에 적합한 높은 투과율을 갖는 기록 적층체들을 제조할 수 있다. 이것은, 일반적으로, CD-R 및 DVD-R 등의 1회 기록형 광학 매체에 해당한다. 이하에서는, 유기 염료가 포함된 서로 다른 L0 적층체 설계가 뒤따른다. 이들 설계는, (하부층에 존재하는 적층체들의 어드레스를 지정할 수 있도록 하기 위한) 높은 투명도와 (판독을 위해 필요한) 유한한 반사율을 갖는다. 파라미터 범위들은, 기록형 이중층 DVD 디스크의 상부 기록 적층체 L0에 대한 사양에 부합하도록 다음과 같이 조정된다:
RL0≥18%,
TL0≥50%.
L1이 매우 높은 반사율을 갖는 경우에는, TL0에 대한 하한값이 예를 들면 45%와 같이 낮아질 수도 있다. 이하의 서로 다른 적층체들에 대해 제시된 두께 범위들을 이해하기 위해서는, 다음 사항에 주목하는 것이 도움이 될 것이다:
(i) 적층체들의 반사율 및 투과율은 λ/2n으로 주기성을 갖는다.
(ii) 기록층, 예를 들면 염료의 고유의 높은 투명도로 인해, 적층체들의 반사율과 투과율의 극값이 거의 일치한다(k<n).
도 3에는, nL0≥2.5이고 dL0가 λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0 또는 5λ/8nL0≤dL0≤7λ/8nL0의 범위를 갖는 기록층(6)을 지닌 이중층 광 데이터 저장매체(10)의 L0 적층체의 일 실시예가 예시되어 있다. 부호들은 도 2에서 설명한 것과 동일한 의미를 갖는다. 기록층(6)은, 굴절률 =2.68-i·0.23을 갖는 59nm 두께의 아조 염료이다. 반사율 RL0=0.18이고 투과율 TL0=0.58이다. 파장 λ는 655nm이다.
도 4a에는, 기록층의 굴절률 nL0의 3가지 값에 대해 기록층(6) 두께 dL0의 함수로써 계산된 반사율이 예시되어 있다. 이때, 기록층(6)이 2.5보다 큰 굴절률 nL0를 갖는 경우에, 0.18보다 큰 반사율 레벨이 얻어질 수 있다는 점에 주목하기 바란다. 반사율의 최적값은 (1/2+p)*λ/2nd의 두께 위치에 놓이며, 이때 p는 정수이다.
도 4b에는, 강 데이터 저장매체에서 단일 기록층의 최대로 얻을 수 있는 반사율(기록층은 굴절률 n=1.6을 갖는 폴리카보네이트 바탕물질에 포함된다)이 도시되어 있다. 파선은 R=18%의 값을 표시한다.
도 5에는, 두께 dM1≤25nm를 갖는 제 1 금속 반사층(11)이 1회 기록형 L0 기록층(6)과 투명 스페이서층(4) 사이에 존재하고, dL0가 λ/8nL0≤dL0≤5λ/8n L0의 범위를 갖는 기록층(6)을 갖는 이중층 광 데이터 저장매체(10)의 L0 적층체의 일 실시예가 예시되어 있다. 부호들은 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 의미를 갖는다. 이때, 기록층(6)은 굴절률 =2.44-i·0.06을 갖는 100nm 두께의 아조 염료(JJAP 37(1998) 2084)이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 655nm이다.
제 1 금속 반사층(11)이 다음과 같을 때, 이하의 결과가 얻어질 수 있다:
- 8nm Ag(n=0.16, k=5.34) RL0=0.21, TL0=0.53
- 10nm Au(n=0.28, k=3.9) RL0=0.27, TL0=0.52
- 10nm Cu(n=0.23, k=3.7) RL0=0.25, TL0=0.55.
도 6a에는, 기록층(6)의 굴절률 nL0의 3가지 값에 대한 기록층(6) 두께 dL0의 함수로써의 도 5에 도시된 적층체의 투과율 TL0의 계산된 그래프가 예시되어 있다. 제 1 금속 반사층(11)은 10nm의 Ag이다. 파선은 T에 대한 50%의 값을 표시한다.
도 6b에는, 기록층(6) 두께 dL0의 함수로써의 이러한 동일한 적층체의 계산된 반사율 RL0가 예시되어 있다. 파선은 R에 대해 허용된 하한값을 표시한다. R의 최대값들과 T의 최소값들은 두께 (p-Δ)*λ/2nd에 위치하며, 이때 p는 정수이고, Δ∼1/8 또는 1/4이다. R의 최소값들과 T의 최대값들은 두께 (p+1/2-Δ)*λ/2nd에 놓인다.
도 7a 및 도 7b에는, 참조번호 12로 표시되고, 굴절률 nI2를 지니고 0<dI2<3λ/8nI2의 범위의 두께 dI2를 갖는 제 2 투명 보조층 dI2가 1회 기록형 L 0 기록층(6)에 인접하여 존재하고 dL0가 λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0 또는 5λ/8n L0≤dL0≤7λ/8nL0의 범위를 갖는 이중층 광 데이터 저장매체의 L0 적층체의 2가지 실시예가 도시되어 있다. 도 7a에서, 제 2 투명 보조층(12)은 입사면(8)에서 가장 멀리 떨어진 1회 기록형 L0 기록층(6)의 일면에 존재하고, nI2≤nL0/1.572이다. 제 2 투명 보조층 I2는 굴절률 nI2=1.44와 두께 dI2=114nm를 갖는 SiO2로 제조된 유전층이다. 기록층(6)은, 굴절률 =2.44-i·0.06과 두께 dL0=67nm를 갖는 아조 염료(JJAP 37(1998) 2084)이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 665nm이다. 다음과 같은 반사율 및 투과율이 얻어질 수 있다: RL0=0.20, TL0=0.72.
도 8a에는, 기록층의 굴절률 nL0의 5가지 값에 대해 보조층 I의 굴절률 nI의 함수로써 기록층/보조층 적층체의 최대 반사율이 도시되어 있다. 파선은 R에 대한 18%의 값을 표시한다.
도 8b에는, 기록층의 굴절률 nL0의 5가지 값에 대해 보조층 I의 굴절률 nI의 함수로써 보조층/기록층 적층체의 최대 반사율이 도시되어 있다.
도 9에는, 추가적으로 굴절률 nI1≥1.8을 갖고 두께 dI1≤λ/2nI1을 갖는 제 1 투명 보조층(13)(I1)이 제 1 금속 반사층(11)과 투명 스페이서층(4) 사이에 존재하는 이중층 광 데이터 저장매체(10)의 L0 적층체의 일 실시예가 도 5와 마찬가지로 도시되어 있다. 바람직하게는, dI1≤λ/4nI1이다. 부호들은 도 2에서 설명한 것과 같은 의미를 갖는다. 기록층(6)은, 굴절률 =2.44-i·0.06을 갖는 95nm 두께의 아조 염료(JJAP 37(1998) 2084)이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 655nm이다.
제 1 금속 반사층(11)과 제 1 보조층(13)이 각각 다음과 같을 때, 다음과 같은 결과가 얻어질 수 있다:
- 10nm Ag(n=0.16, k=5.34) 및 55nm (ZnS)80(SiO2)20 (n=2.15): RL0 =0.28, TL0=0.53
- 10nm Cu(n=0.23, k=3.7) 및 20nm (ZnS)80(SiO2)20: RL0=0.19, TL0=0.62.
도 10a에는, 기록층 두께 dL0의 함수로써 기록층/박막 금속 반사층 적층체(nL0=2.4, kL0=0.1, 10nm Ag)와 기록층/박막 금속 반사층/보조층 적층체(nL0=2.4, kL0=0.1, 10nm Ag, nI=2.1, dI=50nm)의 투과율 사이의 비교결과가 예시되어 있다. 파선은 T에 대한 50%의 값을 표시한다.
도 10b에는, 도 10a의 적층체들에 대한 기록층 두께 dL0의 함수로써의 반사율이 도시되어 있다. 파선은 R에 대한 18% 값을 표시한다.
도 11에는, 금속층 두께의 3가지 값에 대해 I-층의 굴절률의 함수로써, 금속 반사층에 인접하여 보조 I-층을 추가할 때, 기록층/박막 금속 반사층 적층체의 투과율이 증가될 수 있는 최대 인자(X)가 예시되어 있다. 파선은, 1.8≤nI≤3.0의 범위에서 함수 X(nI)의 직선 근사를 나타낸 것이다.
보조층(들) 대신에, 또는 보조층(들)에 추가하여, L0 기록 적층체에 투명 히트싱크를 적용하는 것이 유리할 수도 있다. 이와 같은 구성은, 히트싱크 작용으로 인해 향상된 기록 성능을 제공할 수 있다. 사용될 수 있는 L0 적층체의 형태를 도 7 및 도 9를 참조하여 설명하였다. 이들 2가지 적층체 형태에서는, 반사율 및 투과율 값을 조정하기 위해 보조, 즉 유전층이 존재한다. 사용된 통상적인 유전 물질들로는 ZnS-SiO2 또는 SiO2 등을 들 수 있다. 이들 유전 물질들은 열악한 열전도율, 보통 <1W/mK를 갖는다. 유전체를 예를 들면 열전도율>1W/mK를 갖는 ITO, HfN 또는 AlON으로 대체하여 개량된 히트싱크 기능을 얻을 수 있다(ITO는 약 3.6W/mK를 갖는다). 이들 물질은 일반적인 유전체에 근접한 광학상수(n∼2, k<0.05)를 가지므로, 예를 들면 도 7 및 도 9의 광학 적층체 설계와 유사한 광학 적층체 설계가 사용될 수 있다.
도 12에는, 광 데이터 저장매체(10)의 L1 적층체의 일 실시예의 개략적인 레이아웃이 도시되어 있다. 부호들은 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 의미를 갖는다. 입사면(8)에서 가장 멀리 떨어진 1회 기록형 L1 기록층의 일면에 제 2 금속 반사층(15)이 존재한다. 이 제 2 금속 반사층(15)은 dM1≥25nm의 두께를 갖고, dL1은 0<dL1≤3λ/4nLI의 범위를 갖는다. 굴절률 nI3를 갖고 0<dI3≤λ/nI3의 범위의 두께 dI3를 갖는 제 3 투명 보조층(16)(I3)이, 입사면(8)에 가장 근접한 1회 기록형 L1 기록층(3)의 일면에 1회 기록형 L1 기록층(3)에 인접하여 존재한다.
RL1은 L1 적층체의 고유 반사율이다. DVD 판독전용 디스크 북의 부록 D에 규정된 유효 반사율은 18%≤RL1eff≤30%의 범위를 가져야만 한다.
TL0는 L0 적층체의 고유 투과율로서, 즉 고유 반사율 RL1을 갖는 하부에 놓인 L1 적층체에 대해, 실제의 이중층 매체의 유효 반사율은 TL0 2*RL1 이 된다.
기록층(3)은, 굴절률 =2.44-i·0.06을 갖는 130nm 두께의 아조 염료(mat sc. and eng. B79(2001) 45.)이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 655nm이다. 제 4 투명 보조층(16)은 50nm의 SiO2(n=1.44)이고, 제 2 금속 반사층은 10nm의 Ag이다. 반사율 RL1=0.73이 얻어진다.
도 13은 기록층의 굴절률 nL1의 3가지 값에 대해 기록층 두께(kL1=0.1)의 함수로써 도 12의 L1 적층체 설계의 고유 반사율을 나타낸 것이다. 파선은 L1 고유 반사율에 대해 실제적인 값인 50% 반사율 레벨을 표시한다.
도 14에는, 광 데이터 저장매체(10)의 L1 적층체의 일 실시예의 개략적인 레이아웃이 예시되어 있다. 부호는 도 2에서 설명한 것과 동일한 의미를 갖는다. 0<dM3≤25nm의 범위를 갖는 두께 dM3를 지닌 제 3 금속 반사층(17)이 입사면(8)에 가장 근접한 1회 기록형 L1 기록층(3)의 일면에 존재하고, dL1은 0<dL1≤5λ/16n L1 또는 7λ/16nL1≤dL1≤λ/nL1의 범위를 갖는다.
제 2 금속 반사층(15)은 dM1≥25nm의 두께를 갖는다. RL1은 L1 적층체의 고유 반사율이다. DVD 판독전용 디스크 북의 부록 D에 규정된 유효 반사율은 18%≤RL1eff≤30%의 범위를 가져야 한다. TL0는 L0 적층체의 고유 투과율로서, 즉 고유 반사율 RL1을 갖는 하부에 놓인 L1 적층체에 대해, 실제 이중층 매체에서의 유효 반사율은 TL0 2*RL1이 된다.
기록층(3)은 굴절률 =2.44-i·0.06을 갖는 150nm 두께의 아조 염료(JJAP 37(1998) 2084.)이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 655nm이다. 제 3 금속 반사층(17)은 15nm의 Ag이다. 반사율 RL1=0.8이 얻어진다.
또 다른 실시예(미도시)에서는, 굴절률 nI4를 갖고 0<dI4≤3λ/16nI4의 범위의 두께 dI4를 갖는 제 4 투명 보조층 I4가 1회 기록형 L1 기록층과 제 2 금속 반사층(15) 사이에 존재할 수도 있다. 후자의 경우에, 기록층(3)은 =2.44-i·0.06의 굴절률을 갖는 55nm 두께의 아조 염료(JJAP 37(1998) 2084.)이다. 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 파장 λ는 655nm이다. 제 3 금속 반사층(17)은 10nm의 Au이다. 제 4 투명 보조층은 60nm의 SiO2이다. 반사율 RL1=0.63이 얻어진다.
도 15에는, 기록층의 굴절률 nL1의 3가지 값에 대해 기록층 두께(kL1=0.1)의 함수로써 도 14의 L1 적층체 설계의 고유 반사율이 도시되어 있다. 파선은 L1 고유 반사율에 대한 실제적인 하한값인 50%의 반사율 레벨을 표시한다.
도 16a에서는, 소위 형태 1의 매체가 기술된다. 레이저 파장에서 광학적으로 반투명한 광학 기록 적층체(L0)가 투명한 프리그루브가 형성된 기판(7)에 도포된다. 투명 스페이서층(4)이 L0 적층체에 부착된다. 스페이서층(4)은, L1에 대한 프리그루브(g)를 포함하거나, L0에 적용된 후에, L1용의 프리그루브(G)가 스페이서층(4) 내로 마스터링된다. 그루브가 형성된 스페이서층(4) 위에 제 2 기록 적층체 L1이 적층된다. 마지막으로, 대향 기판(1)이 적용된다.
도 16b에서는, 소위 형태 2의 매체가 기술된다. 레이저 파장에서 광학적으로 반투명한 광학 기록 적층체(L0)가 투명한 프리그루브가 형성된 기판(7)에 적용된다. 레이저 파장에서 반사되는 제 2 광학 기록 적층체 L1이 제 2의 투명하고 프리그루브(G)가 형성된 기판(1)에 적용된다. L1이 형성된 이 기판(1)을 투명 스페이서층(40을 사이에 두고 L0가 형성된 기판(7)에 부착한다. 이 2가지 디스크 형태에 대한 바람직한 스페이서층 두께는 40㎛내지 70㎛이다.
본 명세서에서 제안된 적층체들은 DVD+R-DL에 사용되는데 한정되지 않으며, 모든 (다층의) 유기 염료 기반의 광 기록매체에 적용될 수 있다. 그러나, 특정된 두께와 광학 상수 범위들은 DVD+R-DL 매체의 L0- 및 L1-적층체에 대한 요구조건에 부합하기 위한 것이다. 이때, 마크들의 실제적인 기록은 그루브 G에서 반드시 일어날 필요는 없으며, 온-랜드(on-land)로도 불리는 그루브들 사이에 있는 영역에서 발생할 수도 있다는 점에 주목하기 바란다. 이와 같은 경우에, 안내 그루브 G는 단지 서보 트랙킹수단으로서의 역할을 하며, 실제 방사빔의 기록 스폿은 랜드 상에 존재한다.
이때, 전술한 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하기 위한 것으로, 첨부된 청구범위의 범주를 벗어나지 않으면서, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에게 있어서 다양한 또 다른 실시예들이 설계될 수도 있다. 청구범위에서, 괄호 안에 놓인 참조번호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 용어 "포함한다"는 청구항에 나열된 것 이외의 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 구성요소 앞의 용어 "a" 또는 "an"은 복수의 이와 같은 구성요소의 존재를 배제하는 것이 아니다. 특정한 수단이 서로 다른 종속항들에서 반복설명된다는 단순한 사실이 이들 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 시사하지는 않는다.
본 발명에 따르면, 매체의 입사면을 통해 입사된 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하는 1회 기록 레코딩용 이중층 광 데이터 저장매체가 개시된다. 이 매체는, 그것의 일면에, 흡수율 kL0를 갖는 1회 기록형 L0 기록층을 포함하는 L0로 불리는 제 1 기록 적층체와, 흡수율 kL1을 갖는 1회 기록형 L1 기록층을 포함하는 L1으로 불리는 제 2 기록 적층체가 존재하는 적어도 1개의 기판을 구비한다. 제 1 기록 적층체 L0는 광학 반사율 값 RL0 및 광학 투과율 값 TL0를 갖고, 제 2 기록 적층체는 광학 반사율 값 RL1을 갖는다. 제 1 기록 적층체는 제 2 기록 적층체보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재한다. 다음과 같은 조건: 0.45≤TL0≤0.75 및 0.40≤RL1≤0.80 및 kL0<0.3 및 kL1<0.3이 만족될 때, 표준 DVD-ROM 플레이어에서 재생될 수 있는 이중층 1회 기록형 매체가 얻어진다. 상기한 조건을 충족하는 다수의 적층체 설계가 기술된다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 기판(1, 7)을 포함하고, 파장 λ를 갖고 기록중에 매체(10)의 입사면(8)을 통해 입사된 초점이 맞추어진 방사빔(9)을 사용하여 1회 기록 레코딩을 수행하는 이중층 광 데이터 저장매체로서,
    상기 적어도 하나의 기판의 일면에는,
    복소 굴절률 = nL0-i·kL0를 갖고 두께 dL0를 갖는 1회 기록형 L0 기록층(6)을 포함하며, 광학 반사율 값 RL0 및 광학 투과율 값 TL0를 갖고, dL0는 λ/8nL0≤dL0≤5λ/8nL0의 범위인 L0로 불리는 제 1 기록 적층체(5)와,
    복소 굴절률 = nL1-i·kL1를 갖고 두께 dL1를 갖는 1회 기록형 L1 기록층(3)을 포함하며, 광학 반사율 값 RL1을 갖는 L1으로 불리는 제 2 기록 적층체(2)가 존재하고, 이때 모든 파라미터들은 파장 λ에서 정의되며,
    상기 제 1 기록 적층체는 제 2 기록 적층체보다 입사면에 더 근접한 위치에 존재하고, kL0<0.3 및 kL1<0.3이며,
    상기 기록 적층체들(2, 5) 사이에 삽입되고, 초점이 맞추어진 방사빔(9)의 초점심도보다 실질적으로 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층(4)을 구비한 이중층 광 데이터 저장매체에 있어서,
    0.45≤TL0≤0.75 및 0.40≤RL1≤0.80이며, 두께 dM1≤25nm를 갖는 제 1 금속 반사층(11)이 1회 기록형 L0 기록층(6)과 투명 스페이서층(4) 사이에 존재하고, 투명 스페이서층(4)과 입사면(8)에서 가장 멀리 떨어진 매체(10)의 일면 사이에 두께 dM2≥25nm를 갖는 하나만의 또 다른 금속 반사층(15)이 존재하며, 이 금속 반사층(15)은 입사면(8)에서 가장 멀리 떨어진 1회 기록형 L1 기록층(3)의 일면에 위치하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    λ는 655nm인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    1회 기록형 L0 기록층에 대해, 다음의 조건들이 만족되는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체:
    nL0>2.5이고, dL0는 λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0의 범위를 갖는다.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    굴절률 nI1≥1.8을 갖고 두께 dI1≤λ/2nI1을 갖는 제 1 투명 보조층 I1이 제 1 금속 반사층과 투명 스페이서층 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  5. 제 4항에 있어서,
    dI1≤λ/4nI1인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    굴절률 nI2를 갖고 0<dI2≤3λ/8nI2의 범위의 두께 dI2를 갖는 제 2 투명 보조층 I2가 1회 기록형 LO 기록층의 일면에 존재하고, dL0는 λ/8nL0≤dL0≤3λ/8nL0의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  7. 제 6항에 있어서,
    제 2 투명 보조층(12)이 입사면(8)에서 가장 멀리 떨어진 1회 기록형 L0 기록층(6)의 일면에 존재하며, nI2≤nL0/1.572인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  8. 제 6항에 있어서,
    제 2 투명 보조층(12)이 입사면에 가장 근접한 1회 기록형 L0 기록층(6)의 일면에 존재하며, nI2≥nL0/0.636인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  9. 제 1항에 있어서,
    dL1은 0<dL1≤3λ/4nL1의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  10. 제 9항에 있어서,
    굴절률 nI3를 갖고 0<dI3≤λ/nI3의 범위의 두께 dI3를 갖는 제 3 투명 보조층 I3(13)가 입사면(8)에 가장 근접한 1회 기록형 L1 기록층의 일면에 1회 기록형 L1 기록층(3)에 인접하여 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  11. 제 1항에 있어서,
    0<dM3≤25nm의 범위의 두께 dM3를 갖는 제 3 금속 반사층(17)이 입사면(8)에 가장 근접한 1회 기록형 L1 기록층(3)의 일면에 존재하고, dL1은 0<dL1≤5λ/16nL1 또는 7λ/16nL1≤dL1≤λ/nL1의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  12. 제 9항에 있어서,
    굴절률 nI4를 갖고 0<dI4≤3λ/16nI4의 범위의 두께 dI4를 갖는 제 4 투명 보조층 I4가 1회 기록형 L1 기록층(3)과 제 2 금속 반사층(15) 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  13. 제 10항에 있어서,
    굴절률 nI4를 갖고 0<dI4≤3λ/16nI4의 범위의 두께 dI4를 갖는 제 4 투명 보조층 I4가 1회 기록형 L1 기록층(3)과 제 2 금속 반사층(15) 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  14. 제 1항에 있어서,
    굴절률 nI5를 갖고 0<dI5≤λ/4nI5의 범위의 두께 dI5를 갖는 제 5 투명 보조층 I5가 입사면(8)에 가장 근접한 제 3 금속 반사층의 일면에 제 3 금속 반사층(17)에 인접하여 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  15. 제 4항에 있어서,
    상기 투명 보조층들 중에서 적어도 한 개의 투명 보조층이, 물질 ITO, HfN 및 AlON으로 구성된 그룹으로부터 선택된 투명 히트싱크 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    L1용의 안내 그루브(G)가 투명 스페이서층(4) 내에 설치된 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    L1용의 안내 그루브(G)가 기판(1) 내에 설치된 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
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