KR101001171B1 - 광 정보매체와 이 매체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

예를 들면 DVD-블루 등의 기록용 광 정보매체(20)와, 이와 같은 매체(20)를 제조하는 방법이 제공된다. 매체(20)의 판독 및 기록은 방사 파장 λ와 개구수 NA를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔(10)을 사용하여 수행된다. 상기한 매체는 기판(1)과 그 위에 설치된 복수의 층으로 구성된 적층체(2)를 갖는다. 이 적층체(20)는 적어도 제 1 기록 적층체(30)와 k개의 방사빔 투과층들(4, 5)을 구비한다. 각각의 투과층(4, 5)은 굴절률 ni와 평균 두께 di㎛을 갖고 1≤i≤k 및 k≥2이다. 층 k(5)의 두께 dk는 i=1…k에 대한 파라미터 ni와 i=1…k-1에 대한 di에 의존하는 간단한 수식에 의해 결정된다. 이와 같은 매체(20)는, 제 1 기록 적층체(3)의 기록층에 위치하는, 상기한 방사빔(10)의 초점에서 제로값 또는 거의 제로값의 구면수차를 갖는다.
광 정보매체, 투과층, 기록 적층체, 구면수차, DVD

Description

광 정보매체와 이 매체의 제조방법{OPTICAL INFORMATION MEDIUM AND A METHOD OF MANUFACTURING THE MEDIUM}
본 발명은, 방사 파장 λ와 개구수 NA를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 기록하고, 기판과 그 기판위에 설치된 복수의 층으로 구성된 적층체를 구비하고, 이 적층체가 적어도 제 1 기록 적층체와 각각이 굴절률 ni와 평균 두께 di를 갖는 k(1≤i≤k 및 k≥2)개의 방사빔 투과층을 갖는 광 정보매체에 관한 것이다.
더구나, 본 발명은, 이와 같은 광 정보매체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이와 같은 광 정보매체의 일 실시예는 유럽특허출원 EP-A-1047055에 공지되어 있다. 특히, 커버층들 또는 다른 층들을 서로 접합하기 위해 투광성 접착층을 기판의 표면에 및/또는 1개 이상의 정보 저장층에 형성하는 것이 기재되어 있다.
기록 및 재생에 적합하며, 8 기가바이트(GB) 이상의 저장용량을 갖는 광학 저장매체를 얻기 위한 노력이 계속되어 왔다. 이와 같은 요구는 일부의 디지털 비디오 디스크 또는 때때로 디지털 다기능 디스크 포맷(DVD)에 의해 충족된다. DVD 포맷들은, 재생을 위해서만 사용되는 DVD-ROM과, 재기록가능한 데이터 저장을 위해서도 사용가능한 DVD-RAM, DVD-RW 및 DVD+RW와, 1회 기록가능한 DVD-R로 대별될 수 있다. 현재, DVD 포맷은 4.7GB, 8.5GB, 9.4GB 및 17GB의 용량을 갖는 디스크를 포 함한다.
8.5GB 및, 특히 9.4GB 및 17GB 포맷은 더욱 복잡한 구성을 가지며, 보통 다수의 정보 저장층을 포함한다. 4.7GB의 단일층 재기록가능한 DVD 포맷은, 예를 들면 종래의 CD(compact disc)와 유사하게 취급하기가 용이하지만, 비디오 레코딩용으로는 불충분한 저장용량을 제공한다.
최근에 제시된 높은 저장용량의 포맷은 디지털 비디오 기록가능(Digital Video Recordable) 디스크(DVR)이다. DVD-레드 및 DVD-블루의 2가지 포맷은 현재 개발되고 있는데, 이때 레드 및 블루는 기록 및 판독을 위해 사용된 방사빔 파장을 나타낸다. 이 디스크는, 용량 문제를 극복하여, 그것의 가능 단순한 형태가, DVR-블루 포맷에서 22 GB에 이르는 용량을 갖는 고밀도 비디오 기록 및 저장에 적합한 단일 저장층 포맷을 갖는다.
DVR 디스크는, 일반적으로 일 표면 또는 양 표면에 정보 저장층을 갖는 디스크 형태의 기판을 구비한다. 이 DVR 디스크는 1개 이상의 방사빔 투과층을 더 구비한다. 이들 층은 디스크로부터 판독하거나 디스크에 기록하는데 사용되는 방사빔을 투과한다. 예를 들면, 투과 커버층이 정보 저장층에 형성된다. 일반적으로, 고밀도 디스크에 대해, 예를 들면 0.60보다 높은 고 개구수(NA)를 갖는 렌즈가 비교적 낮은 파장을 갖는 이와 같은 방사빔의 초점을 맞추는데 사용된다. 0.60보다 큰 NA를 갖는 시스템에 대해서는, 예를 들면 두께 변동 및 디스크 틸트(tilt)에 대한 허용오차가 줄어들기 때문에, 0.6-1.2mm의 범위를 갖는 기판 두께를 사용하여 기판 입사 기록을 적용하는 것이 점점 더 어려워지고 있다. 이 때문에, 높은 NA로 기록 및 판독되는 디스크를 사용할 때, 제 1 기록 적층체의 기록층에의 초점맞춤이 기판의 반대측으로부터 행해진다. 제 1 기록층은 외부환경으로부터 보호하여야 하기 때문에, 방사빔의 초점이 맞추어질 때 통과하게 되는, 예를 들면 0.5mm보다 얇은 적어도 한 개의 비교적 얇은 방사빔 투과 커버층이 사용된다. 명백하게, 기판이 방사빔에 투과성을 가질 필요성이 더 이상 존재하지 않으며, 다른 기판 물질, 예를 들면 금속 또는 그것의 합금이 사용될 수 있다.
제 2 또는 또 다른 기록 적층체들이 존재하는 경우에는, 기록 적층체들 사이에 방사빔 투과 스페이서 층이 필요하다. 제 1 기록 적층체의 기록층에의 기록 및 판독을 가능하도록 하기 위해서는, 이 제 2 및 또 다른 기록 적층체들이 적어도 방사빔에 대해 부분적으로 투명해야만 한다. 이와 같은 스페이서 층들의 두께는 수십 마이크로미터의 크기를 넘는다. 기판으로부터 가장 멀리 떨어진 방사빔 발생원과 기록 적층체 사이에 존재하는 방사빔 투과층 또는 투과층들은 보통 커버층으로 불린다. 미리 제조된 시이트들이 투과층으로서 사용될 때에는, 커버층들을 서로 접착시키기 위해 추가적인 투과 접착층들이 필요하다.
DVR 디스크에 있어서, 입사하는 방사선에 대한 광 경로 길이의 변화를 최소화하기 위해서는, 디스크의 반경방향의 범위에 걸쳐 방사빔 투과층들의 두께의 변동 또는 편평하지 않음을 주의깊게 제어해야만 한다. 특히, 405nm와 거의 동일한 파장과 0.85와 거의 동일한 NA를 갖는 방사빔을 사용하는 DVR-블루 디스크에 있어서 초점에 위치한 방사빔의 광학 품질은, 투과층들의 두께의 변화에 비교적 민감하다. 예를 들어, 제 1 정보 기록층 상의 초점이 맞추어진 방사빔의 최소의 광학 구면수차를 얻기 위해서는, 전체 층 두께가 최적값을 갖는다. 이와 같은 최적 두께로부터의 예를 들어 +/- 2㎛의 약간의 편차는, 상당한 양의 수차를 이미 도입하게 된다. 이와 같은 작은 범위로 인해, 시스템의 허용오차를 최적으로 사용하고 디스크의 제조시 높은 수율을 갖기 위해서는, 투과층의 평균 두께가 그것의 최적 두께와 같거나 그것에 근접하는 것이 중요하다. 두께 오차가 두께의 공칭 설정값 주위에서 가우시언 분포가 되어 있다고 가정하면, 제조과정 동안 공칭 두께의 목표 설정값이 DVR 디스크의 사양서에서와 같은 커버층의 최적 두께와 거의 동일할 때, 상기한 사양을 따르지 않는 제조된 디스크의 수가 최소가 되는 것은 명백하다. 커버층의 굴절률이 n=1.6일 때, DVR 디스크의 단일층 커버층의 공칭 두께는 100㎛이다. 최적 두께의 변화는 1 마이크론보다 초과하기 때문에, 수율의 관점에서는, 이와 같은 작은 변화도 고려해야 한다는 것은 명백하다. 판독 및 기록 시스템의 높은 개구수로 인해, 굴절률이 서로 다를 때, 최적의 커버층 두께의 이와 같은 변화는, 예를 들어 3차 자이델 수차분석을 사용하여 정확하게 예측할 수 없다. 따라서, 더 높은 차수의 분석 또는 광선추적법(ray tracing method)이 사용되어야 한다. D(n)을 굴절률의 함수로써의 단일층의 최적 두께로 정의하면, 제안된 두께에 대해서는, D(1.6)=100㎛이 된다. 이것은 1개의 파라미터의 함수이기 때문에, 한번 계산되어야만 하며, 단일 그래프로 표시될 수 있다. 이에 따라, 다층의 투과층 디스크를 고려할 때 문제가 발생한다. 전술한 것과 같이 다층 디스크는, 예를 들어 이중층 판독을 허용하기 위해 사용된다. 더구나, EP-A-1047055로부터, 투광 커버층으로서 예를 들어 폴리카보네이트(PC) 등의 폴리머층을 사용하고, UV 경화가능한 액체 수지 또는 압력감지 접착제(pressure sensitive adhesive: PSA)의 얇은 스핀코팅된 층을 사용하여 이 층을 정보 저장층에 부착하는 것이 알려져 있다. 디스크가 1개보다 많은 방사빔 투과층으로 구성되어 있기 때문에, 전술한 지정된 범위에서 변화하는 디스크를 제조하는 것이 더욱 더 어려워진다. 따라서, 이와 같은 디스크에 대해서는, 공칭 두께를 디스크의 다수의 커버층의 최적의 공칭 두께와 거의 같도록 설정하는 것이 더욱 더 중요하다. 이에 따르면, 이것은 다변수 함수에 해당하므로, 몇 개의 간단한 그래프로 표시될 수 없다. 이와 같은 문제를 해결하는 방법은 광선추적법을 사용하는 것이다. 이때, 문제점은, 일반적이 아닌 굴절률을 갖는 투과층들을 적용하는 광 디스크의 모든 제조자가, 사전에 최적 두께가 알려져 있지 않기 때문에, 이 최적 두께 그 자체를 계산해야만 한다는 것이다. 광선추적 방법의 필수적인 요소는, 디스크의 1개 이상의 투과층을 정확히 최적화하기 위해, 설계자가 광선추적 프로그램이 필요로 하는 정확한 메리트 함수(merit function)를 정의해야만 한다는 것이다. 이것은 숙련된 광학 설계자를 필요로 하며, 상기한 방법은 에러의 영향을 받기가 쉽다.
결국, 본 발명의 목적은, 거의 균일한 두께를 갖는 k개의 방사빔 투과층을 갖고, 이때 k≥2이며, k번째 방사빔 투과층이 상기 빔의 초점에서 초점이 맞추어진 빔이 제로 또는 거의 제로에 가까운 구면수차를 갖도록 하는 평균 두께를 갖는, 서두에 기재된 형태의 광 정보매체를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 이와 같은 광 정보매체를 제조하는 방법을 제공함에 있다.
상기한 제 1 목적은, 방사빔 투과층 k의 평균 두께 dk가 다음 식에 의해 결정되고,
Figure 112002031051264-pct00001
이때, D(n)은 초점이 맞추어진 방사빔의 초점에 최소의 구면 파면수차를 일으키는 단일층의 방사빔 투과층의 두께 대 굴절률 함수를 표시하며, 상기 초점은 제 1 기록 적층체의 기록층에 위치하는 구성으로 달성된다.
방사빔 투과층 k의 최적의 두께는, 다른 k-1개의 방사빔 투과층들에 의존하여 이와 같은 간단한 수식으로부터 매우 정확히 결정될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 용어 "다른"이란 층 k가 반드시 마지막에 적층될 필요는 없다는 것을 의미한다. 이 층 k는 중간의 방사빔 투과층, 예를 들면, k-1개의 다른 방사빔 투과층들 사이에 액체 형태로 적층되고 나중에 고화되는 층일 수 있다. 이와 같은 액체층은, 예를 들면 이와 같은 층을 스핀코팅하는 동안 기판의 회전속도를 변화시킴으로써 그것의 두께가 변경되어 최적화될 수 있다는 이점을 갖는다. 이와 같은 최적 두께를 갖는 층 k로, 제로값 또는 거의 제로값의 구면수차가 방사빔의 초점에서 얻어진다. 함수 D(n)은, 사용된 방사빔 파장과, 광 정보매체에 판독 및 기록하는데 사용되는 렌즈의 NA에서, 본 발명에 따르지 않으면서, 단일층의 방사빔 투과층에 대해 한번만 결정될 필요가 있다. 상기한 초점에서 제로값 또는 낮은 구면수차로 인해, 광 정보매체에 데이터를 판독 및/또는 기록하는 광학, 전기 및 기계 시스템의 부분의 오차에 대해 더욱 많은 허용오차를 얻을 수 있다. 예를 들면, 디스크 틸트, 렌즈 오염, 렌 즈 틸트, 렌즈 초점흐려짐, 마크 지터는 모두 디스크의 판독 및 기록가능성에 악영향을 미친다. 최적 두께에서 투과 적층체를 갖는 것은 이들 다른 파라미터에 대한 마진을 확장시켜, 더욱 강건한 시스템을 제공한다. 실험에 따르면, 이 수식으로 결정된 두께는 두께의 실제 이론적인 최적값과 거의 동일, 즉 이 값의 0.1% 범위에 있다는 것이 밝혀졌다. 이 수식을 실제로 이용하기 위해서는, 평균 두께 dk가 놓여야만 하는 +/-0.01D(nk)의 대역폭이 허용된다. 이 수식으로부터 최적의 가능한 이득을 얻기 위해서는, 바람직한 dk 값이 이 대역폭의 중간값으로 목표가 정해진다.
바람직한 실시예에 있어서, 방사빔 투과층 각각의 굴절률 ni는 1.45≤ni≤1.70을 만족한다. 진행중인 표준화 논의에 따르면, DVD-블루 디스크에 대해 이와 같은 조건이 충족되어야만 한다. 인접한 방사빔 투과층들의 계면에서의 바람직하지 않은 반사를 방지하기 위해서는, 이들 인접한 층들의 굴절률의 차이가 작게 유지되어야만 한다. 지정된 범위의 굴절률 내에서, 이 계면의 평면에 수직한 방사빔에 대해, 1.45의 굴절률을 갖는 층과 1.70의 굴절률을 갖는 층의 계면에서의 최대 반사율(R)은, 전자기 이론의 법칙으로부터 추론가능하며, 다음과 같은 크기를 갖는다:
Figure 112002031051264-pct00002
이 값은 1%보다 훨씬 작다.
대부분의 유기 투과층들은 이 지정된 범위에 속한다.
특정한 실시예에 있어서, D(1.60)=100㎛이다. 본 발명을 따르지 않는, 가설적인 단일 커버층의 최적 두께를 표시하는 두께 함수 D(n)은, 1.60의 굴절률에서 100㎛의 값을 갖는다. DVR-블루 포맷에 대해, 이전의 문단에서 언급한 D(n)에 대한 조건이 충족되는 것에 대한 의견이 일치되었다. 단일 커버층의 굴절률이 1.60과 다른 값을 가질 때, 이 단일 커버층 두께는 다른 값으로 조정되어야만 한다. 이와 같은 조정 레벨은, 기록층 상에 방사빔의 초점을 맞추는데 사용되는 렌즈의 광학 사양, 예를 들면 NA에 의존한다.
또 다른 실시예에 있어서, D(n)은, 값들 (1.45, 98.5), (1.50, 98.6), (1.55, 99.2), (1.60, 100), (1.65, 101.1) 및 (1.70, 102.4)을 갖는 좌표(n, D(n))의 거의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시된다. 이것은, 거의 405nm의 방사빔 파장에서 0.85의 NA에 대해 최적화된 DVR-블루 포맷에 지정된 것과 같은 함수 D(n)을 규정한다. DVR-블루 디스크의 경우에는 본 발명에 따른 dk에 대한 함수에서 이와 같은 두께 함수 D(n)가 사용되어야만 한다. 이 함수를 도 4에 나타내었다.
또 다른 실시예에 있어서 D(1.60)=300㎛이다. 본 발명에 따르지 않은 가설적인 단일 커버층의 최적 두께를 표시하는 두께 함수 D(n)는, 1.60의 굴절률에서 300㎛의 값을 갖는다. 고밀도 DVD(HD-DVD)에 있어서, 이전 문단에서 언급한 D(n)의 조건이 충족된다. HD-DVD에 대한 가능한 구조는, 커버층과 기판 사이에 기록 적층체를 구비한 900㎛ 기판 상의 300㎛ 커버층이거나, 기판의 양면에 커버층과 기판 사이에 기록 적층체를 구비한 600㎛ 기판의 양면에 있는 300㎛의 커버층이다. 이들 두가지 경우에 있어서, 전체 디스크 두께는 1200㎛, 즉 1.2mm이다. 이 단일층 커버의 굴절률이 1.60과 다른 값을 가질 때, 단일 커버층 두께가 이와 다른 값으로 조정되어야만 한다. 조정의 레벨은, 기록층 상에 방사빔의 초점을 맞추는데 사용되는 렌즈의 광학 사양, 예를 들면 NA에 의존한다.
또 다른 실시예에 있어서, D(n)은, 값들 (1.45, 303.8), (1.50, 301.1), (1.55, 299.9), (1.60, 300.0), (1.65, 301.1) 및 (1.70, 303.0)을 갖는 좌표 (n, D(n))의 거의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시된다. 이것은, 거의 405nm와 동일한 방사빔 파장에서 0.70과 거의 같은 NA에 대해 최적화된 HD-DVD 포맷에 지정된 것과 같은 함수 D(n)을 규정한다. 이 두께 함수 D(n)은, 본 발명에 따른 HD-DVD의 경우에 dk에 대한 수식에서 사용되어야만 한다. 이 함수를 도 5에 나타내었다.
또 다른 실시예에 있어서, 투과층 k의 두께 dk는 다음 식에 의해 결정된다:
Figure 112002031051264-pct00003
dk의 허용가능한 대역폭 범위는 10배만큼 줄어든다. 이와 같은 수식에 따른 dk를 갖는 광 정보매체는, 일반적으로 이 수식의 최적 조건을 더욱 더 근접하게 만족시키므로, 제 1 기록층에 위치한 그것의 초점에 초점이 맞추어진 방사빔의 구면수차가 존재하지 않는다는 점에 대해 청구항 1에 따른 매체보다 우수하다.
상기한 제 2 목적은, 본 발명에 따른 광 정보매체의 제조방법이, 기판을 준비하는 단계와, 이 기판 위에 복수의 층으로 구성된 적층체를 적층하는 단계를 포 함하고, 이 적층체는 적어도 한 개의 기록 적층체와 k개의 방사빔 투과층을 포함하며, 각각의 투과층은 굴절률 ni와 평균 두께 di㎛를 갖고, 1≤i≤k 및 k≥2인 구성으로 달성된다. k번째 층의 두께는 본 발명에 따른 dk에 대한 수식에 의해 결정된다. 방사빔 투과층들은 보통 스핀코팅 또는 라미네이팅에 의해 적층 또는 형성된다.
제 1 및/또는 추가적인 기록층들에 인접한 기록 적층체 또는 적층체들 내부에 추가적인 예비 방사빔 투과층들이 존재할 수 있다. 이들 예비층들은, 상기한 기록층들의 기록 특성을 향상시키는 역할을 하며, 보통 10 나노미터 정도의 두께를 갖는다. 이것은 통상적인 값 D(n)≒100㎛에 대해 청구항 3 또는 4에서 허용되는 대역폭보다 훨씬 작다. 따라서, 이들 층의 두께는 무시해도 지장이 없으며, 본 발명에 따른 수식에서 사용될 필요가 없다. 청구항 5의 대역폭, 즉 0.001D(n)이 사용되는 경우에는, 대역폭이 (Dn)≒100㎛에 대해 예를 들면 +/-0.1㎛으로, 이것은 여전히 수십 나노미터에 비해 상당히 크다. 예비 방사빔 투과층이 수십 나노미터보다 두꺼운 예외적인 경우에는, 이것을 k-1개의 다른 방사선 투과층들 중 한 개로서 본 발명에 따른 dk에 대한 수식에 포함시키는 것이 필요하다.
적절한 기록 적층체들은, 본 출원인에 의해 출원된 US 특허 5,876,822 및 US 특허 6,127,049에 기재된 것과 같이 기록층으로서 상변화 합금들을 포함한다. 이들 기록층은 소거가능한 형태를 갖는다. 그러나, 다른 형태의 기록층들, 예를 들면 1회 기록 염료, 폴리머 내부의 1회 기록 염료, 소거가능한 광자기층들 또는 형광층 들도 사용될 수 있으므로, 배제되지 않는다.
본 발명에 따른 광 정보매체를 3가지 실시예를 사용하여 다음의 첨부도면을 참조하면서 더욱 상세히 설명한다:
도 1, 도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 따른 광 정보매체의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다. 치수는 정확한 축적으로 도시하지 않았다.
도 4는 405nm의 파장과 0.85의 NA에서 DVR-블루에 대해 최적화된 두께 함수 D(n)을 나타낸 것이다.
도 5는 405nm의 파장과 0.70의 NA에서 HD-DVD에 대해 최적화된 두께 함수 D(n)을 나타낸 것이다.
실시예 1:
도 1에는, 소거가능한 기록용의 광 정보매체(20)의 DVR-블루 포맷에 따른 제 1 실시예가 도시되어 있다. 405nm의 방사빔 파장 λ과 0.85의 개구수 NA를 갖는 방사빔(10)이 매체(2) 내부에 초점이 맞추어진다. 이 매체(20)는, 기판(1)과 그 위에 설치된 복수의 층으로 구성된 적층체(2)를 갖는다. 적층체(2)는, IPIM 구조를 이 순서로 갖는 제 1 기록 적층체(3)를 구비하는데, 이때 I는 (ZnS)80(SiO2)20으로 제조된 유전층이고, P는 조성 Ge14Sb28Te58을 갖는 상변화 합금이며, M은 알루미늄(Al)의 금속 거울층이다. IPIM 기록 적층체(3)의 층들의 두께는 각각 115nm, 27nm, 26nm 및 100nm이다. Al층은 기판(1)에 인접 배치된다. 적층체(2)는 2개의 방사빔 투과층(4, 5)을 더 구비한다. 제 1 투과층(4)은 UV 경화 수지, 예를 들면 Dainippon Ink and Chemicals에 의해 제조되는 Daicure EX-860으로 제조되며, 굴절률 n1=1.52와 평균 두께 d1=4㎛을 갖는다. 제 2 방사빔 투과층(5)은 폴리카보네이트(PC)로 제조되며, 굴절률 n2=1.60을 갖는다. 제 2 투과층(5)의 평균 두께 d2는 다음 식을 만족하고:
Figure 112002031051264-pct00004
D(n)은 초점이 맞추어진 방사빔의 초점에 최소의 구면 파면수차를 일으키는 단일층 방사빔 투과층의 ㎛ 단위를 갖는 두께 대 굴절률 함수를 나타내며, 상기한 초점은 제 1 기록 적층체(3)의 기록층에 위치한다. DVD-블루 디스크에 대한 이 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 98.5), (1.50, 98.6), (1.55, 99.2), (1.60, 100), (1.65, 101.1) 및 (1.70, 102.4)을 갖는 좌표(n, D(n))의 거의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시된다. DVD-블루에 대한 함수 D(n)을 도 4에 나타내었다. D(1.60)=100㎛이고 D(1.52)=98.84㎛으로, 이 값은 선형 보간에 의해 결정된다. 이것은 ds에 대해 값 95.95㎛을 제공한다. 제 1 방사빔 투과층은, 이미 기록 적층체(3)를 적층한 기판(1) 상에 UV 경화수지의 원형 비드를 투여함으로써 형성될 수 있다. 기판(1)은 스핀코터의 척(chuck) 위에 장착된다. 원형 비드 위에는, 99.95㎛의 두께를 갖는 PC의 사전에 절단된 시이트로 이루어진 제 2 투과층(5)이 형성된다.
그후, 기판(1)이 약 5000rpm의 회전속도로 회전함으로써, 원심력으로 인해 UV 경화수지가 일부 치우치며, PC 시이트(5)와 기록 적층체(3) 사이에 수지층(4)이 형성된다. 회전후에, 수지층(4)은 거의 균일한 두께를 갖는다. 기판(1)의 회전속도를 변경함으로써, 수지층(4)의 두께가 조정될 수 있다. 그후, 수지는 적절한 UV 광원에 노출시킴으로써 경화된다. UV 광을 사용한 경화 후에 수지층(4)에 4㎛의 두께를 제공하는 회전속도는 실험적으로 결정되어야만 한다. 기판(1)의 형태와 일치시키기 위해서는 PC 시이트(5)의 절단이 필요할 수 있다. 따라서, 이중 커버층의 전체 두께는, UV 경화수지(4)와 PC 시이트(5)의 두께의 합인 99.95㎛이 된다. 전술한 것과 같이, k번째 투과층은 반드시 적층된 PC 시이트(5)일 필요는 없으며, UV 경화층(4)일 수도 있다. 이와 같은 경우에, 96㎛의 두께 또는 다른 상업적으로 입수가능한 두께를 갖는 PC 시이트(5)가 선택될 수 있으며, 그후 본 발명에 따른 수식을 사용하여 계산될 수 있다. 그러나, 층 4 및 5를 적층하거나 형성하는 방법은 전술한 것과 같다.
실시예 2:
도 2에, 소거가능한 기록용의 광 정보매체(20)의 DVR-블루 포맷에 따른 제 2 실시예가 도시되어 있다. 405nm의 방사 파장 λ와 0.85의 개구수 NA를 갖는 방사빔(10)이 매체(20) 내부에 초점이 맞추어진다. 이 매체(20)는, 기판(1)과 그 위에 설치된 복수의 층의 적층체(2)를 갖는다. 적층체(2)는 실시예 1에서 설명한 적층체(3)와 동일한 제 1 기록 적층체(3)와 2개의 방사빔 투과층(6, 7)을 구비한다. 제 1 투과층(6)은, 예를 들면 3M에서 상업적으로 입수가능한 압력감지 접착제(PSA)층으로 제조된다. PSA층(6)은, 예를 들면 양면에 접착제층을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), PC 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 선택적으로 표면처리된 비정질 폴리머층 등의 투명 지지(backing) 및/또는 캐리어(carrier)층을 포함할 수 있지만, 바람직하게는 지지 및/또는 캐리어층을 포함하지 않는 전사 필름이다. PSA는 접착제층 상에 보호 호일들을 갖는데, 이 호일은 도포하기 전에 제거되어야만 한다. 본 실시예에 있어서, PSA층(6)은 PMMA 기재이며, 굴절률 n1=1.5015와 평균 두께 d1=30㎛을 갖는다. 제 2 방사빔 투과층(7)은 사전에 절단된 PC의 시이트로서, 사용된 방사빔 파장에서 굴절률 n2=1.60을 갖는다. 제 2 투과층(7)의 평균 두께 d2는 다음 식을 만족하고:
Figure 112002031051264-pct00005
D(n)은 초점이 맞추어진 방사빔의 초점에 최소의 구면 파면수차를 일으키는 단일층 방사빔 투과층의 ㎛ 단위를 갖는 두께 대 굴절률 함수를 나타내며, 상기한 초점은 제 1 기록 적층체(3)의 기록층에 위치한다. DVD-블루 디스크에 대한 이 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 98.5), (1.50, 98.6), (1.55, 99.2), (1.60, 100), (1.65, 101.1) 및 (1.70, 102.4)을 갖는 좌표(n, D(n))의 거의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시된다. DVD-블루에 대한 함수 D(n)을 도 4에 나타내었다. D(1.60)=100㎛이고 D(1.5015)=98.6㎛이다. 이것은 d2에 대해 69.57㎛의 목표값을 제공한다. PSA층(6)은, 사전에 절단된 PSA층(6)의 제 1 면으로부터 제 1 보호 호일을 제거하고, 로울러를 사용하거나, 바람직하게는 진공하에서, 그 위에 이미 기록 적층체(3)를 적층한 기판(1) 상에 그것을 적층함으로써 도포될 수 있다. 그후, 제 2 보호 호일이 PSA층(6)의 제 2 면으로부터 제거되고, 로울러를 사용하거나, 바람직하게는 진공하에서, PSA층(6) 위에 PC 시이트(7)가 적층된다. 그후, 기판(1)의 형상과 일치시키기 위해 PC 시이트(7)를 절단할 필요가 있다. 이에 따라, 이중 커버층의 전체 두께는, PSA층(6)과 PC 시이트(7)의 두께의 합인 99.57㎛이 된다. 전술한 것과 같이, k번째 투과층은 반드시 마지막에 도포된 PC 시이트(7)일 필요는 없으며, PSA층(6)일 수도 있다. 이와 같은 경우에, 70㎛의 두께 또는 다른 상업적으로 입수가능한 두께를 갖는 PC 시이트(7)가 선택될 수 있으며, 그 후 PSA층(6)의 두께는 본 발명에 따른 수식을 사용하여 계산될 수 있다. 그러나, 층 6 및 7을 적층하거나 형성하는 방법과 순서는 전술한 것과 같다.
실시예 3:
도 3에, 소거가능한 기록용의 광 정보매체(20)의, DVR-블루 포맷에 따르지만 추가적인 제 2 기록 적층체를 갖는, 제 3 실시예가 도시되어 있다. 405nm의 방사 파장 λ 및 0.85의 개구수 NA를 갖는 방사빔(10)이 매체(20) 내부에 초점이 맞추어진다. 이 매체(20)는 기판(1)과 그 위에 설치된 복수의 층으로 구성된 적층체(2)를 갖는다. 적층체(2)는, 제 1 기록 적층체(3)와, 제 2 기록 적층체(3')와 3개의 방사빔 투과층(11, 12, 13)을 구비한다. 실시예 1과 유사한 IPIM 구조를 갖는 제 1 기 록 적층체(3)는,
- 30nm의 두께를 갖는 (ZnS)80(SiO2)20의 유전층,
- 25nm의 두께를 갖는 화합물 GeSb2Te4의 기록층,
- 15nm의 두께를 갖는 (ZnS)80(SiO2)20의 유전층,
- 100nm의 두께를 갖는 기판에 인접한 알루미늄 거울층을 이 기재순으로 구비한다.
실시예 1과 유사하지만 여분의 유전층 I+가 추가된 IPIMI+ 구조를 갖는 제 2 기록 적층체(3')는,
- 30nm의 두께를 갖는 (ZnS)80(SiO2)20의 유전층,
- 6nm의 두께를 갖는 화합물 GeSb2Te4의 기록층,
- 15nm의 두께를 갖는 (ZnS)80(SiO2)20의 유전층,
- 15nm의 두께를 갖는 투명 은층
- 130nm의 두께를 갖는 AIN의 추가적인 유전층 I+을 이 기재순으로 구비한다.
제 1 투과층은, 예를 들면 3M에서 상업적으로 입수가능한 압력감지 접착제(PSA)층이다. PSA층(11)은, 예를 들면 양면에 접착제층을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), PC 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 선택적으로 표면처리된 비정질 폴리머층 등의 투명 지지 및/또는 캐리어층을 포함할 수 있지만, 바람직하게는 지지 및/또는 캐리어층을 포함하지 않는 전사 필름이다. PSA층(11)은 접착제층 상에 보호 호일들을 갖는데, 이 호일은 도포하기 전에 제거되어야만 한다. 본 실시예에 있어서, PSA층(11)은 PMMA 기재이며, 굴절률 n1=1.5015와 평균 두께 d1=26㎛을 갖는다. 제 2 방사빔 투과층(12)은, UV 경화수지, 예를 들면 Dainippon Ink and Chemicals에 의해 시판되는 Daicure EX-860으로 제조되며, 사용된 방사빔 파장에서 굴절률 n2=1.52와 평균 두께 d2=4㎛을 갖는다. 제 3 방사빔 투과층(13)은 사전에 절단된 PC의 시이트로서, 사용된 방사빔 파장에서 굴절률 n3=1.60을 갖는다. 제 3 투과층(13)의 평균 두께 d3는 다음 식을 만족하고:
Figure 112002031051264-pct00006
D(n)은 초점이 맞추어진 방사빔의 초점에 최소의 구면 파면수차를 일으키는 단일층 방사빔 투과층의 ㎛ 단위를 갖는 두께 대 굴절률 함수를 나타내며, 상기한 초점은 제 1 기록 적층체(3)의 기록층에 위치한다. DVD-블루 디스크에 대한 이 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 98.5), (1.50, 98.6), (1.55, 99.2), (1.60, 100), (1.65, 101.1) 및 (1.70, 102.4)을 갖는 좌표(n, D(n))의 거의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시된다. DVD-블루에 대한 함수 D(n)을 도 4에 나타내었다. D(1.60)=100㎛, D(1.5015)=98.6㎛ 및 D(1.52)=98.84㎛로서, 이것은 선형 보간에 의해 결정된다. 이것은 d3에 대해 69.58㎛의 목표값을 제공한다. 따라서, 기록 적층체 3 및 3'에 있는 보조 투과층들을 무시하면, 투과층들의 전체 두께는, PSA층(11), UV 수지층(12) 및 PC 시이트(13)의 두께의 합계인 99.58㎛이 된다. 이때, 제 2 기록 적층체(3')의 기록층의 판독 또는 기록이 수행될 때, 초점이 맞추어진 방사빔(10)의 초점이 기록 적층체(3')의 기록층의 레벨로 이동하여야만 한다. 이것을 도 3에 점선 방사 빔(10')으로 표시하였다. 이때에는, 방사빔(10')이 UV 수지층(12)과 PC 시이트(13)를 통해서만 초점이 맞추어지기 때문에, 방사빔(10')의 초점에 상당한 양의 구면수차가 존재하게 된다. 이것은, 방사빔(10')의 초점을 맞추는 판독/기록부의 광학계에 의해 교정되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 예를 들면 DVD-블루 등의 기록용 광 정보매체와, 이와 같은 매체를 제조하는 방법이 제공된다. 매체의 판독 및 기록은 방사 파장 λ와 개구수 NA를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔을 사용하여 수행된다. 상기한 매체는 기판과 그 위에 설치된 복수의 층으로 구성된 적층체를 갖는다. 이 적층체는 적어도 제 1 기록 적층체와 k개의 방사빔 투과층들을 구비한다. 각각의 투과층은 굴절률 ni와 평균 두께 di㎛을 갖고 1≤i≤k 및 k≥2이다. 층 k의 두께 dk는 i=1…k에 대한 파라미터 ni와 i=1…k-1에 대한 di에 의존하는 간단한 수식에 의해 결정된다. 이와 같은 매체는, 제 1 기록 적층체의 기록층에 위치하는, 상기한 방사빔의 초점에서 거의 제로값의 구면수차를 갖는다.

Claims (13)

  1. 방사 파장 λ와 개구수 NA를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔(10)을 사용하여 기록하는 광 정보매체로서, 기판(1)과 상기 기판(1)위에 설치된 복수의 층으로 구성된 적층체(2)를 구비하고, 상기 적층체(2)가 적어도 제 1 기록 적층체(3)와 각각이 굴절률 ni와 평균 두께 di㎛를 갖는 k(1≤i≤k 및 k≥2)개의 방사빔 투과층(4, 5, 6, 7, 11, 12, 13)을 갖는 광 정보매체에 있어서,
    상기 방사빔 투과층 k의 평균 두께 dk가 다음 식을 만족하고,
    Figure 712009003321626-pct00007
    이때, D(n)은 상기 방사 파장 λ와 상기 개구수 NA를 갖는 상기 초점이 맞추어진 상기 방사빔(10)의 초점에 최소의 구면 파면수차를 일으키는 단일층의 방사빔 투과층의 굴절률 대 ㎛로 나타낸 두께의 함수를 표시하며, 상기 초점은 상기 제 1 기록 적층체(3)의 기록층에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방사빔 투과층(4, 5, 6, 7, 11, 12, 13)의 각각의 굴절률 ni는 1.45≤ni≤1.70을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 D(n)에서 n=1.60일 때, D(1.60)=100㎛인 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  4. 제 3항에 있어서,
    굴절율 n 및 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 98.5), (1.50, 98.6), (1.55, 99.2), (1.60, 100), (1.65, 101.1) 및 (1.70, 102.4)을 갖는 좌표(n, D(n))의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시되는 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 D(n)에서 n=1.60일 때, D(1.60)=300㎛인 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  6. 제 5항에 있어서,
    굴절율 n 및 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 303.8), (1.50, 301.0), (1.55, 299.9), (1.60, 300.0), (1.65, 301.1) 및 (1.70, 303.0)을 갖는 좌표(n, D(n))의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시되는 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    Figure 112008027344990-pct00008
    인 것을 특징으로 하는 광 정보매체.
  8. 방사 파장 λ와 개구수 NA를 갖는 초점이 맞추어진 방사빔(10)을 사용하여 기록하기 위한 광 정보매체의 제조방법으로서,
    - 기판(1)을 준비하는 단계와,
    - 이 기판 위에 복수의 층으로 구성된 적층체(2)를 적층하는 단계를 포함하고, 이 적층체(2)는 적어도 한 개의 기록 적층체(3)와 각각이 굴절률 ni와 평균 두께 di㎛를 갖는 k(1≤i≤k 및 k≥2)개의 방사빔 투과층(4, 5, 6, 7, 11, 12, 13)을 포함하는 광 정보매체의 제조방법에 있어서,
    - k번째 층의 적층은, 다음 식에 의해 결정되는 평균 두께 dk를 사용하여 수행되고,
    Figure 712009003321626-pct00009
    이때, D(n)은 상기 방사 파장 λ와 상기 개구수 NA를 갖는 상기 초점이 맞추어진 상기 방사빔(10)의 초점에 최소의 구면 파면수차를 일으키는 단일층의 방사빔 투과층의 굴절률 대 ㎛로 나타낸 두께의 함수를 표시하며, 상기 초점은 상기 제 1 기록 적층체(3)의 기록층에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 정보매체(20)의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 방사빔 투과층(4, 5, 6, 7, 11, 12, 13)의 각각의 굴절률 ni는 1.45≤ni≤1.70을 만족하는 것을 특징으로 하는 광 정보매체(20)의 제조방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 D(n)에서 n=1.60일 때, D(1.60)=100㎛인 것을 특징으로 하는 광 정보매체(20)의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    굴절율 n 및 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 98.5), (1.50, 98.6), (1.55, 99.2), (1.60, 100), (1.65, 101.1) 및 (1.70, 102.4)을 갖는 좌표(n, D(n))의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시되는 것을 특징으로 하는 광 정보매체(20)의 제조방법.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 D(n)에서 n=1.60일 때, D(1.60)=300㎛인 것을 특징으로 하는 광 정보매체(20)의 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    굴절율 n 및 함수 D(n)은, 값들 (1.45, 303.8), (1.50, 301.0), (1.55, 299.9), (1.60, 300), (1.65, 301.1) 및 (1.70, 303.0)을 갖는 좌표(n, D(n))의 직선 부분을 갖는 연속적인 연결로 표시되는 것을 특징으로 하는 광 정보매체(20)의 제조방법.
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