KR100981689B1 - 이중층 광 데이터 저장매체 - Google Patents

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후베르트 씨. 에프. 마르텐스
벤노 티에케
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

파장 λ를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔(9)을 사용하여 기록하기 위한 이중층 광 데이터 저장매체(10)가 개시된다. 빔은 기록중에 매체(10)의 입사면(8)을 통해 입사한다. 이 매체는, 기록형 L0 기록층(3)을 구비하고 파장 λ에서 광학 반사율값 RL0와 광 흡광도 값 AL0를 갖는 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체(2)와, 기록형 L1 기록층(6)을 구비하고 파장 λ에서 광학 반사율값 RL1와 광 흡광도 값 AL1를 갖는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체(5)와, 기록 적층체들(2, 5) 사이에 삽입된 투명 스페이서층(4)이 일면에 존재하는 적어도 1개의 기판(1, 7)을 구비한다. 제 2 기록 적층체는 제 1 기록 적층체보다 입사면에 더 근접하게 존재한다. 수식 AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)(이 식에서 Rmin은 각각의 기록 적층체에 대해 최소의 필요한 유효 광학 반사율값이다)을 충족시킴으로써, 매체의 판독전용(ROM) 버전과의 완전한 호환성이 달성된다.
이중층, 저장매체, 기록층, 광학 반사율, 광 흡광도, 스페이서층, 유효 광학 반사율

Description

이중층 광 데이터 저장매체{DUAL-STACK OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 기록시에 655nm의 파장 λ를 갖고 매체의 입사면을 통해 입사하는 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 기록하기 위한 것으로,
기록형 기록층을 포함하며 파장 λ에서 광학 반사율값 RL0와 광 흡광도값 AL0를 갖는 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체로서, 기록형 기록층이 파장 λ에서 복소 굴절률
Figure 112010040569571-pct00027
을 갖고, 두께 dL0을 가지는 제 1 기록 적층체와,
기록형 기록층을 포함하며 파장 λ에서 광학 반사율값 RL1와 광 흡광도값 AL1를 가지며 제 1 기록 적층체보다 입사면에 더 근접하게 존재하는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체로서, 기록형 기록층이 파장 λ에서 복소 굴절률
Figure 112010040569571-pct00028
을 갖고, 두께 dL1을 가지는 제 2 기록 적층체와,
이들 기록 적층체들 사이에 삽입되고, 초점이 맞추어진 방사빔의 초점심도보다 더 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층이
일면에 존재하는 적어도 1개의 기판을 구비한 이중층 광 데이터 저장매체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 이와 같은 매체의 용도에 관한 것이다.
서두에 기재된 것과 같은 광 기록매체의 일 실시예는 일본특허출원 JP-11066622에 공지되어 있다.
광 기록의 시장에 관해, 현재까지 가장 중요하고 성공적인 포맷은 1회 기록형 포맷인 콤팩트 디스크 레코더블(CD-R)이다. 오래전부터 콤팩트 디스크 리라이터블(CD-RW)에 의한 중요성의 인계가 예측되었지만, CD-R 매체의 실제 시장 규모는 아직까지 CD-RW에 대한 것보다 적어도 한 자리수 더 크다. 더구나, 드라이브에 대한 가장 중요한 파라미터는 RW가 아니고 R에 대한 최대 기록 속도이다. 물론, 예를 들어, CD-RW에 대한 마운트 레이니어 표준으로 인해, CD-RW로의 시장의 이동이 여전히 가능하다. 그러나, R 포맷은 판독전용 콤팩트 디스크(CD)와의 100% 호환성으로 인해 매우 매력적인 것으로 판명되었다.
최근에, 디지털 다기능 디스크(DVD)가 CD보다 훨씬 높은 데이터 용량을 갖는 매체로서 시장 점유율을 획득하고 있다. 현재, 이 포맷은 판독전용(ROM) 및 재기록형(RW) 버전으로 존재한다. DVD 리라이터블(DVD+RW) 표준 다음에, 새로운 기록형(R), 즉 1회 기록형 DVD_R표준이 개발되었다. 새로운 DVD+R 표준인 DVD+RW에 대한 중요한 지지체로서 관심이 증가하고 있다. 가능한 시나리오는, 최종 소비자가 광학 1회 기록형 포맷에 익숙해져, 재기록형 포맷보다 더 용이하게 받아들일 수도 있다는 것이다. 최근에, 더욱 더 높은 저장용량을 갖는 블루레이 디스크(BD)로 불리는 새로운 포맷이 소개되었다. 이 포맷에 대해서도, R 및 RW 버전이 소개될 것이다.
R 및 RW 포맷에 대한 문제점은, 단일층 매체만이 존재하므로, 제한된 용량과 이에 따른 제한된 기록 시간이다. ROM 디스크인 DVD-비디오에 대해서는, 이중층 매체가 이미 상당한 시장 점유율을 갖고 있다. 이중층, 즉 이중 적층체 DVD+RW가 아마 실현가능할 것이다. 그러나, 이중층 DVD-ROM의 반사율 및 변조도 내에서 완전히 호환되는 디스크는 달성하기가 곤란하고, 예를 들어 DVD+RW 매체에서 기록층으로 사용되는 비정질/결정성 상변화 물질의 특성에 대한 주요한 해결책이 적어도 필요하다는 것이 명확하게 되었다. 완전한 호환성이 없으면, 시장에서의 이중층 DVD+RW의 성공은 의문시된다.
예를 들어, 이중층(=적층체) DVD-ROM 표준과 호환되는 이중층 DVD+R 매체를 얻기 위해서는, 상부 L1층과 하부 L0층의 유효 반사율이 적어도 18%가 되어야 한다. 더욱 일반적으로는, 모든 차세대 이중층 매체는 사양을 맞추기 위해 최소 유효 광학 반사율 레벨 Rmin을 필요로 한다고 할 수 있는데, 예를 들어, 이중층 BD에 대해서는 Rmin의 예상값이 0.04이고 단일층 BD와 호환되는 이중층 BD에 대해서는, Rmin=0.12이다. 유효 광학 반사율은, 예를 들어, 두 개의 적층체들 L0 및 L1이 존재하고 L0 및 L1에 초점이 맞추어질 때, 매체에서 되돌아온 유효 광의 일부로서, 반사율이 측정된다는 것을 의미한다. 이와 같은 사양에 부합하기 위해 적층체들의 광 반사율, 흡광도 및 투과율 값에 부과되어야 하는 조건은, 지금까지는 사소한 것은 아니다. JP-11066622에는, 적층체들의 광 반사율, 흡광도와 투과율 값에 대한 요구사항에 대해 어떤 언급도 없다. 이때, 본 문헌에서는, L0가 "가장 근접한" 적층체, 즉 방사빔 입사면에 가장 근접한 적층체인 L0 및 L1의 정규적으로 사용되는 표시 규약이 변경되었는데, 본 발명에서는, L0가 방사빔 입사면에서 보았을 때 가장 깊은 적층체이고, L1이 방사빔 입사면에 더 근접한 적층체이다.
결국, 본 발명의 목적은, 특정한 값 Rmin보다 큰 L0 및 L1 적층체의 유효 광 반사율 레벨을 갖는 서두에 기재된 형태를 갖는 광 데이터 저장매체를 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에 따르면, 식 Rmin=0.18로 하였을 때, AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)이고,
Figure 112010040569571-pct00029
및
Figure 112010040569571-pct00030
을 만족하는 광 저장매체에 의해 달성된다. 주어진 광 데이터 저장매체에 대해, 이중층 디스크의 기록 적층체들의 유효 반사율은 항상 소정의 최소 반사율 Rmin보다 높아야 한다. 이것은, L1의 유효 반사율이 다음의 기준을 충족한다는 것을 의미한다:
수식 (1)
Figure 112005030699938-pct00001
L0에 대해서는, 유효 반사율이 다음과 같아야 한다
수식 (2)
Figure 112005030699938-pct00002
따라서, 다음과 같은 L1의 투과율에 대한 요구조건이 얻어진다
수식 (3)
Figure 112005030699938-pct00003
수식 (1) 및 (3)은, 전체 이중층 매체의 광학 특성이 주로 L1의 광학 특성에 의해 정의된다는 것을 나타내고 있다. 수식 (1) 및 (3)의 조합은 L1의 허용가능한 흡광도에 대한 요구조건을 직접 규정한다:
수식 (4)
Figure 112005030699938-pct00004
허용가능한 최대 AL1은 L0의 최대 반사율에 대해, 즉 RL0=1일 때 얻어진다. 이 경우에, L0로부터의 가장 높은 가능한 유효 반사율이 얻어진다. 따라서, 다음과 같이 여전히 허용되는 L1의 흡광도에 대한 최대값을 정의할 수 있다:
수식 (5)
Figure 112005030699938-pct00005
RL0=1의 선택값은, 광학 방사빔의 흡수가 일어나지 않으므로, L0에 데이터를 기록할 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 극한의 상황은, 예를 들면, 이중층 기록형 ROM 디스크 또는 기록형 L1, ROM L0 디스크에 적용가능하다.
일 실시예에서는, AL1≤AL0이다. 광학수단을 통해 L0에 정보를 기록할 수 있기 위해서는, L0 적층체가 방사빔, 예를 들면, 레이저의 파장에서 유한한 광학 흡광도를 가져야 한다. 기록 레이저의 빛의 일부만이 L1을 통해 투과되므로, 필요한 기록 파워를 허용가능한 한계값 내로 유지하기 위해서는, L0가 더 큰 감도를 갖게 하는 것, 즉 L1보다 더 높은 흡광도를 갖게 하는 것이 바람직하다. 기록형 이중층 디스크에 대해서는, 다음과 같은 2가지 조건, 즉 (i) 두 개의 층의 동일한 유효 반사율(드라이브의 관점에서 바람직한 동일한 신호 진폭)과 (ii) 두 개의 층에서의 동일한 유효 흡광도(층에 무관하게 필요한 동일한 기록 파워들)를 부과하는 것이 자연스러 울 것 같다. 이들 2개의 경계 조건은 다음 식으로 주어지는 L1의 바람직한 흡광도를 제공한다:
수식 (6)
Figure 112005030699938-pct00006
그후, (TL0=0이라고 가정할 때) L0의 바람직한 흡광도는 다음 식으로 주어진다:
수식 (7)
Figure 112005030699938-pct00007
다음 단계는, L0와 L1의 흡광도가 주로 L0 및 L1 각각의 기록층의 두께 dL과 L0 및 L1 각각의 기록층 물질의 흡광도 계수 kLλ(kLλ는 복소 굴절률 nLλ의 허수부이다)에 의해 좌우된다는 것을 인식하는 것이다. 기록 적층체 내에서의 흡광도를 추정하기 위해, 가능한 이중층 적층체 구조의 효과를 생략하는데, 이것은 다음과 같은 단순화, 즉 (i) 기록층 내부의 간섭 효과를 무시한다 (ii) 존재할 수 있는 추가 층들 내부의 가능한 흡수를 무시한다, (iii) 기록층은 복소 굴절률 n0 및 n2를 갖는 2개의 반무한(semi-infinite) 매체 사이에 삽입된다(도 5 참조)는 것을 의미한다. 일반적으로, 상부의 둘러싸는 매체는 투명한 반면에(L1에 대한 기판과 L0에 대한 스페이서), 하부 매체는 투명하거나(L1에 대한 스페이서) 또는 높은 반사율을 갖는다(L0에 대한 거울). 따라서, 이 층 내부의 광학 파워의 흡광도는 dL과 kL에 지수적으로 의존하며 다음과 같이 산출된다:
수식 (8)
Figure 112005030699938-pct00008
λ는 레이저의 파장이다. 지수에서의 항 (1+｜(nL-n2)/(nL+n2)｜)는 기록층의 제 2 표면에서 다시 반사되는 빛의 부분으로 인한 유효 두께 증가에 대한 측정값으로, 도 5를 참조하기 바란다. 증배율 (1-｜(nL-n0)/(nL+n0)｜2)은 제 1 계면에서 반사된 빛에 기인한 것이다. 일반적으로, L1 적층체는 유한 반사율 및 투과율 모두에 대해 조정된다. 따라서, 적층체의 흡광도에 대한 가장 지배적인 기여도는 빛의 단일 통과(single-pass)에 대한 흡광도가 된다. L0 적층체는 높은 반사율에 맞추어 조정되고, 적층체의 흡광도는 빛의 이중 통과(double-pass)에 대한 흡광도에 가까워진다.
바람직하게는, 1.5AL1≤AL0≤2.5AL1이다. 도 4에서, L0 및 L1에서의 동일한 기록 파워에 대해, L0에서의 흡광도가 일반적으로 L1에 대한 흡광도의 대략 2배가 되어야 한다는 것을 알 수 있다. 가장 중요한 범위, 즉 L1에서 높은 T를 L0에서 높은 R을 달성하기 위한 유한 흡광도에 대해, 이중 통과가 대략 2배 많은 흡광도를 제공하게 된다. 따라서, 필요한 범위에서 두 개의 층의 흡광도를 갖기 위해서는, 이들 2개의 층에 대해 다음 식이 유효하다:
수식 (9)
Figure 112005030699938-pct00009
도 6에서, 이와 같은 근사식이 L1 형태의 적층체에 대해 가장 양호하며, 이때 물론 간섭 효과는 중요하지 않은 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
전술한 계산에서 고려하지 않은 한가지 효과는, 기록층에 인접한 각각의 기록 적층체에 트랙킹 목적을 위해 보통 존재하는 매체 내부의 안내 그루브들의 존재이다. 이들 그루브로 인해, 방사빔이 회절되며, 회절된 빛의 일부만이 반사/투과 측정 장치에 의해 포획된다(또는 모든 빛이 포획되지 않는다). 따라서, 회절은 일종의 흡광과 같이 나타난다. 회절은 푸시풀 및 트랙-크로스(track-cross) 등의 트랙킹 신호를 발생하며, 바람직하게는 적층체들 사이에서 전환될 때 서보계에의 조정을 최소화하기 위해 이들 신호가 두 개의 적층체들 상에서 동일한 크기를 갖는다. 한편으로, 이것은, 모든 층들에 대해, 반사/투과 측정시에 유사한 양의 빛이 손실된다는 것을 의미한다. 이것은, 흡광도 및 k/d 범위의 표시된 범위가 이러한 범위가 회절 손실이 전혀 없는 것으로 가정하여 유도되기 때문에 실제로 상한값이 된다는 것을 의미한다.
일 실시예에서는, 파장 λ에서 복소 굴절률
Figure 112005030699938-pct00010
을 갖고 두께 dL1을 갖는 기록형 L1 기록층에 대해, 다음 식이 만족된다:
Figure 112005030699938-pct00011
이 식에서, kL1λ는 L1 기록층의 흡광 계수이다.
또 다른 실시예에서는, 파장 λ에서 복소 굴절률
Figure 112005030699938-pct00012
을 갖고 두께 dL0을 갖는 기록형 L0 기록층에 대해, 다음 식이 만족된다:
Figure 112005030699938-pct00013
이 식에서, kL0λ는 L0 기록층의 흡광 계수이다.
이때, 전술한 분석은 낮은 k-값(k<1)에 대해 더 정확하며, k>1에 대해서는, 제시된 수식이 여전히 대략적인 추정값으로의 역할을 할 수 있지만 부정확하게 된다. 더구나, 기록층들의 두께 dL0 및 dL1의 정의는 약간의 추가적인 설명을 필요로 한다는 점에 주목하기 바란다. 예를 들면, 안내 그루브 내부의 기록층 두께는 예를 들어 스핀코팅에 의해 기록층을 도포하는 동안의 평활화 효과로 인해 안내 그루브들 사이의 두께와 다를 수 있다. 따라서, 기록층의 두께는 초점이 맞추어진 방사빔 스폿이 기록 및 판독중에 존재하는 두께로 정의된다.
이중층(적층체) DVD-ROM 디스크의 사양을 만족하는 기록형 이중층 광 데이터 저장매체를 얻기 위해서는, λ가 655nm이고, Rmin=0.18이며, kL0λ와 KL1λ가 수식 (9) 및 수식 (10)의 방정식의 요구조건을 충족시키는 것이 필요하다.
단일층 반사율 사양과 호환되는 이중층 블루레이 디스크에 대해서는, λ가 약 405nm, Rmin=0.12이며, kL0λ와 kL1λ가 수식 (9) 및 수식 (10)의 요구조건을 충족시키는 것이 필요하다. 바람직하게는, 최종적인 3개의 문단에 기재된 층에 대해 0.7*dL0<dL1<1.3*dL0이다.
이때, 본 발명은, 단면 이중층 매체에 한정되지 않으며, 기판 두께를 변경함 으로써, 예를 들어 본 발명에 따른 2개의 단면 이중층 매체를 접착하여 두께 요구사항을 충족하는 양면 이중층 매체를 형성할 수도 있다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명한다:
도 1은 본 발명에 따른 이중층 광 데이터 저장매체의 개략적인 레이아웃을 나타낸 것으로, 두 개의 적층체의 유효 반사율이 표시되어 있다.
도 2는 이중층 디스크의 두 개의 층의 부과된 최소 유효 반사율의 함수로써 L1의 최대 허용가능한 흡광도를 나타낸 것이다.
도 3은 L0 및 L1의 유효 반사율의 함수로써 L1의 최대 허용가능한 흡광도와 비교한 L0 및 L1의 바람직한 흡광도를 나타낸 것이다.
도 4는 유효 반사율의 함수로써의 L0 및 L1의 광 흡광도 사이의 비율을 나타낸 것이다.
도 5는 기록층 내부의 간섭 효과를 무시하고, 흡광 기록층에 의한 광학 방사빔의 흡광도의 개략적인 레이아웃을 나타낸 것이다.
도 6은 L1 형태의 적층체(좌측) 및 L0 형태의 적층체에 대한 수식 (9)의 계산된 흡광도와 근사값을 비교한 것으로, 실선은 정확한 계산을 나타내고 점선은 근사값을 표시한다.
도 7은 DVD 사양의 레이저 파장의 경우에 다양한 유효 반사율에 대한 허용된 k값의 최대값과 L1 기록층 두께 사이의 관계를 나타낸 것이다.
도 8은 DVD 사양을 만족하는 이중층 매체에 대한 L1 기록층 두께의 함수로써의 허용가능한 k값들의 범위를 나타낸 것이다.
도 9는 DVD 호환(R=18%)과 BD 호환(R=4%) 이중층 디스크의 경우에 최대 허용되는 k값을 나타낸 것이다.
도 1에는, 파장 λ를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔, 예를 들면 레이저 빔(9)을 사용하여 기록하기 위한 이중층 광 데이터 저장매체(10)가 도시되어 있다. 이 매체(10)는, 파장 λ에서 광학 반사율값 RL0와 광 흡광도값 AL0를 갖는 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체(2)와, 파장 λ에서 광학 반사율값 RL1와 광 흡광도값 AL1를 갖는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체(5)와, 기록 적층체 2 및 5 사이에 삽입되고 초점이 맞추어진 레이저 빔(9)의 초점 심도보다 큰 50㎛의 두께를 갖는 투명 스페이서층(4)이 일면에 존재하는 기판들 1 및 7을 구비한다. 흡광도값은 다음과 같은 식을 만족한다:
AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)이고, 이 식에서 Rmin은 각각의 기록 적층체에 대해 최소의 필요한 광학 유효 반사율값이다.
제 1 기록 적층체(2)는, 기록형 L0 기록층(3), 예를 들면, 아조 염료 또는 기타의 적절한 염료를 포함한다. 안내 그루브는 제 1 기판(1) 또는 스페이서층(4) 내부에 존재하고, 제 1의 높은 반사율의 층이 L0 기록층(3)과 기판(1) 사이에 존재한다. 기록형 L1 기록층(6), 예를 들면, 아조 염료 또는 기타 적절한 염료를 포함하는 제 2 L1 기록 적층체(5)가 일면에 존재하는 제 2 기판(7)이 존재한다. 제 2 L1 기록 적층체(5)는 L0 기록 적층체(2)보다 입사면(8)에 더 근접한 위치에 존재한다. 제 2 안내 그루브는 제 2 기판(7) 내부 또는 스페이서층(4) 내부에 존재한다. L0를 갖는 제 1 기판(1)은 접착층으로서의 역할을 하는 투명 스페이서층(4)을 사용하여 L1을 갖는 기판에 부착된다. 특정한 적합한 L0/L1 적층체 구조들을 이하에서 설명한다.
실시예 1 DVD 기록형 이중층 R min =0.18, λ=655nm(이 순서의 층들):
- 0.60mm의 두께를 갖는 PC로 제조된 기판(1)
- 100nm Ag(n=0.16-5.34i)를 갖는 반사층, Au, Cu 또는 Al 또는 이들의 합금이 사용될 수도 있다.
- 80nm의 두께를 갖는 아조 염료의 L0 기록층(3)으로, 655nm의 방사빔 파장에서의 염료의 반사율은 2.24-0.02i이다.
- 10nm의 두께를 갖는 Ag로 제조된 제 1 반투명 반사층으로, Au, Cu 또는 Al 또는 합금이 사용될 수도 있다.
- 50㎚의 두께를 갖는 투명 UV 경화 수지로 제조된 스페이서층(4),
- 10nm의 두께를 갖는 Ag로 제조된 제 2 반투명 반사층으로, Au, Cu 또는 Al 또는 합금이 사용될 수도 있다.
80nm의 두께를 갖는 아조 염료의 L1 기록층(6)으로, 655nm의 방사빔 파장에서의 염료의 굴절률은 2.24-0.02i이다.
- 0.58nm의 두께를 갖는 PC로 제조된 기판(7).
이와 같은 적층체 구조는 다음과 같은 반사율, 흡광도 및 투과율 값을 갖는다:
AL0=0.4
AL1=0.2
RL0=0.6
RL1=0.2
TL1=0.6
TL0=0
수식 AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)=1-0.18-√(0.18/0.6)=0.27이 만족된다. 더구나, kL0λ*dL0=1.6nm≤{λ*ln[1/(Rmon+√(Rmon))]}/(4π)=26.4nm 및 kL1λ*dL1=1.6nm≤{λ*ln[1/(Rmon+√(Rmon))(Rmon))]}/(4π)=26.4nm이다.
제 1 반투명 반사층은 예를 들면 20nm의 두께를 갖는 SiO2층일 수도 있으며, 다른 유전체가 마찬가지로 사용될 수도 있다. 이와 다른 실시예에서는, 제 1 반투명 반사층이 없어도 된다. 더욱이, 기록층과 반사층 및/또는 반투명 반사층들 사이에 추가적인 유전층들이 존재할 수도 있다. 제 2 반투명층은 유전층(예를 들면, SiO2)이거나 반도체(예를 들면, Si)층일 수도 있다. 더구나, 기록층과 제 2 반투명층 사이 및/또는 제 2 반투명 반사층과 스페이서층 사이 및/또는 기록층과 기판(7) 사이에 존재할 수도 있다.
실시예 2 BD 기록형 이중층 R min =0.12, λ=405nm(이 순서의 층들):
- 1.1mm의 두께를 갖는 PC로 제조된 기판(1),
- 100nm의 Ag(n=0.17-2i)의 반사층으로, Au, Cu 또는 Al이 사용될 수도 있다.
- 50nm의 두께를 갖는 유기 염료의 L0 기록층으로, 405nm의 방사빔 파장에서의 이 염료의 굴절률은 2.4-0.04i이다.
- 20nm의 두께를 갖는 SiO2로 제조된 제 1 투명 유전층으로, 다른 유전체(Si3N4, ZnS-SiO2, Al2O3, AlN)이 사용될 수도 있다.
- 25㎛의 두께를 갖는 투명 UV 경화 수지로 제조된 스페이서층(4),
- 50nm의 두께를 갖는 유기 염료의 L1 기록층(6)으로, 405nm의 방사빔 파장에서의 이 염료의 굴절률은 2.4-0.04i이다.
- 20nm의 두께를 갖는 SiO2로 제조된 제 2 투명 유전층으로, 다른 유전체(Si3N4, ZnS-SiO2, Al2O3, AlN)가 사용될 수도 있다.
- 0.075nm의 두께를 갖는 투명 UV 경화 수지로 제조되고 본 실시예에서는 커버층으로도 불리는 기판(7).
이와 같은 적층체 구조는 다음과 같은 반사율, 흡광도 및 투과율 값을 갖는다:
AL0=0.6
AL1=0.2
RL0=0.4
RL1=0.2
TL1=0.6
TL0=0
수식 AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)=1-0.12-√(0.12/0.4)=0.33이 만족된다. 더구나, kL0λ*dL0=2nm≤{λ*ln[1/(Rmon+√(Rmon))]}/(4π)=24nm 및 kL1λ*dL1=2nm≤{λ*ln[1/(Rmon+√(Rmon))(Rmon))]}/(4π)=24nm이다.
도 2에는, 두 개의 기록 적층체 L0 및 L1의 최소 유효 반사율 Rmin의 함수로써 L1 Al1max의 최대 허용 흡광도를 표시하는 그래프가 도시되어 있다. 이때, Rmin의 최대로 얻을 수 있는 값은 약 0.38이다. 이 값은, L1 적층체가 더 이상 흡수를 갖지 않아 기록이 불가능한 한편, L0 적층체도 흡수를 갖지 않고 최대 반사율(RL0=1)을 갖 는 경우를 표시한다.
도 4에는, L0과 L1의 유효 반사율의 함수로써 AL0와 AL1 사이의 비율이 도시되어 있다. 이때, 바람직하게는 이 비율은 1.5-2.5, 더욱 바람직하게는 1.5-2.0의 범위를 갖는다는 것을 알 수 있다.
도 5에는, 이중층 광 데이터 저장매체(10)에서의 기록층들(3, 6)의 레이아웃이 도시되어 있다(도 1 참조). 광학 방사빔의 경로도 도시되어 있다. L0와 L1에서의 흡광도는 기록층의 두께 dL과 기록층 물질의 흡광 계수 kLλ(kLλ는 복소 굴절률 nLλ의 허수부이다)에 의해 주로 결정된다. 기록 적층체 내에서의 흡광도를 추정하기 위해, 가능한 이중층 적층체 구조의 상세한 효과를 생략하는데, 이것은 다음과 같은 단순화, 즉 (i) 기록층 내부의 간섭 효과를 무시한다 (ii) 존재할 수 있는 추가 층들 내부의 가능한 흡수를 무시한다, (iii) 기록층은 복소 굴절률 n0 및 n2를 갖는 2개의 반무한 매체 사이에 삽입된다는 것을 의미한다. 일반적으로, 상부의 둘러싸는 매체는 투명한 반면에(L1에 대한 기판과 L0에 대한 스페이서), 하부 매체는 투명하거나(L1에 대한 스페이서) 또는 높은 반사율을 갖는다(L0에 대한 거울). 따라서, 이 층 내부의 광학 방사빔의 흡광도는 dL과 kL에 지수적으로 의존하며 수식 (8)로 표시된다.
도 6에는, 기록층 두께의 함수로써의 흡광도의 모델링 결과가 도시되어 있다. 실선은 정확한 계산을 표시하는 한편, 점선은 수식 (9)의 근사값이다, 이때 근 사값이 L1 적층체에 대해서는 최상이며 L0 적층체에 대해서는 합당한 값이라는 점에 주목하기 바란다.
도 7에는 L1의 기록층의 최대 허용된 k 값이 Rmin의 다양한 값에 대한 기록층 두께 dL1의 함수로써 도시되어 있다.
도 8에는, Rmin=0.18인 특정한 경우가 별도로 도시되어 있는데, 이때 허용되는 k값들을 갖는 영역이 해칭되어 있다.
도 9에는, 동일한 그래프가 도시되어 있으며, 비교를 위해 BD에 대한 그래프가 추가되어 있다.
이때, 전술한 실시예는 본 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 첨부된 청구범위의 범주를 벗어나지 않으면서 또 다른 실시예를 설계할 수도 있다. 청구항에서, 괄호 안에 놓인 참조번호들이 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 용어 "포함한다"는 청구항에 나열된 것 이외의 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하는 것이 아니다. 구성요소 앞의 용어 "a" 또는 "an"이 이와 같은 복수의 구성요소의 존재를 배제하는 것이 아니다. 특정한 구성이 서로 다른 종속항들에서 반복된다는 단순한 사실이 이들 구성의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 시사하는 것도 아니다.
본 발명에 따르면, 파장 λ를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 기록하기 위한 이중층 광 데이터 저장매체가 개시된다. 빔은 기록중에 매체의 입사면을 통해 입사한다. 이 매체는, 기록형 L0 기록층을 구비하고 파장 λ에서 광학 반사율 값 RL0와 광 흡광도 값 AL0를 갖는 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체와, 기록형 L1 기록층을 구비하고 파장 λ에서 광학 반사율값 RL1와 광 흡광도 값 AL1를 갖는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체와, 기록 적층체들 사이에 삽입된 투명 스페이서층이 일면에 존재하는 적어도 1개의 기판을 구비한다. 수식 AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)(이 식에서 Rmin은 각각의 기록 적층체에 대해 최소의 필요한 유효 광학 반사율값이다)을 충족시킴으로써, 매체의 판독전용(ROM) 버전과의 완전한 호환성이 달성된다.

Claims (9)

  1. 기록시에 655nm의 파장 λ를 갖고, 매체(10)의 입사면(8)을 통해 입사하는 초점이 맞추어진 방사빔(9)을 사용하여 기록하기 위한 이중층 광 데이터 저장매체로서,
    기록형 기록층(3)을 포함하며 파장 λ에서 광학 반사율값 RL0와 광 흡광도값 AL0를 갖는 L0로 표시되는 제 1 기록 적층체(2)로서, 상기 기록형 기록층(3)이 파장 λ에서 복소 굴절률
    Figure 112010040569571-pct00031
    을 갖고, 두께 dL0을 가지는 제 1 기록 적층체(2)와,
    기록형 기록층(6)을 포함하며 파장 λ에서 광학 반사율값 RL1와 광 흡광도값 AL1를 가지며 제 1 기록 적층체보다 입사면에 더 근접하게 존재하는 L1으로 표시되는 제 2 기록 적층체(5)로서, 상기 기록형 기록층(6)이 파장 λ에서 복소 굴절률
    Figure 112010040569571-pct00032
    을 갖고, 두께 dL1을 가지는 제 2 기록 적층체(5)와,
    상기 기록 적층체(2, 5)들 사이에 삽입되고, 초점이 맞추어진 방사빔(9)의 초점심도보다 더 큰 두께를 갖는 투명 스페이서층(4)이 일면에 존재하는 적어도 1개의 기판(1, 7)을 구비한 이중층 광 데이터 저장매체(10)에 있어서,
    식 Rmin=0.18로 하였을 때, AL1≤1-Rmin-√(Rmin/RL0)이고,
    Figure 112010040569571-pct00033
    및
    Figure 112010040569571-pct00034
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    AL1≤AL0인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
  3. 제 2항에 있어서,
    1.5AL1≤AL0≤2.5AL1인 것을 특징으로 하는 이중층 광 데이터 저장매체.
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