KR19980021101A - 광기록 매체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광기록 매체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 즉, 색소를 함유하고 있는 코팅액을 기판상에 도포하여 기록층을 형성하는 단계; 상기 기록층 상에 금속 반사층을 증착시키는 단계; 및 상기 금속 반사층 상에 자외선 경화성 수지를 도포한후 경화시켜 보호층을 형성하는 단계로 이루어진 광기록매체의 제조방법에 있어서, 상기 기록층 형성단계에서 색소를 함유하는 코팅액이 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 두종류의 색소분해방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법과 그에 따라 제조된 광기록 매체가 제공된다. 본 발명에 따라 제조된 광기록 매체는 반사율 및 C/N비등 광기록 특성이 우수할 뿐 아니라, 자외선, 고온 및 다습 등의 열악한 환경하에서도 우수한 내환경성을 유지한다.

Description

광기록 매체 및 그 제조방법

본 발명은 광기록 매체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사율과 C/N비 (Carrier-to-noise ratio)를 향상시킬 수 있는 유기 성분의 광기록층을 갖는 광기록 매체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

사회전반의 고도 정보화에 따른 각종 정보의 증가로 인하여 기록매체의 고밀도화, 대용량화 및 기록의 고속화가 절실하게 요구되고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 기록방식은 자기기록방식으로 자기매체 자성체의 자화 방향에 따라 정보를 기록하게 된다. 이러한 방식을 채택하고 있는 기록매체로는 비디오 테이프, 오디오 테이프, 플로피 디스크 등을 들 수 있다.

그러나, 정보량의 증가 속도가 더욱 가속화되면서 기존의 자기기록방식에 비하여 데이터의 집적도가 더욱 향상된 보다 대용량을 갖는 기록매체가 요구되었으며, 이에 따라 등장하게 된 것이 광자기 방식에 의한 광자기 기록매체이다. 광자기 기록매체는 기존의 자기기록매체에 사용되는 자성물질과는 달리 자화 방향이 기록막의 표면과 수직방향으로 되어 있고 자화 방향을 유지하려는 보자력이 자기매체에 비해 5 내지 10배 정도 높아서 외부 자계로 자기 방향을 전환하기 어렵다. 따라서, 레이저를 사용하여 1㎛ 이하로 광을 집속시켜 큐리온도 이상으로 가열한 상태에서 외부의 자계로 자기 방향을 바꿈으로써 자기 방향에 따라 정보를 기록할 수 있다. 이 방식으로 기록하면 정보 기록 단위가 1㎛ 이하로 작아져서 자기기록방식에 비해 10 내지 1,000배 이상의 기록 밀도를 가질 수 있으며 비접촉식 기록재생방법을 사용하여 기록 보존이 용이하고 수명이 길어진다.

그러나 이 방법은 중금속계의 자성체를 사용하고 제조상에 많은 어려움이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 유기 광기록 재료를 사용하게 되었다.

광기록 매체는 소거 가능 여부에 따라 기록후 소거가 가능한 서환 (writable)형과 1회만 기록후 읽기만 하는 추기 (WORM: Write Once Read Many)형으로 나눌 수 있으며, 본 발명은 추기형 광기록 매체에 관한 것이다.

추기형 광기록 매체는 기록/재생시 레이저를 이용하고 기존의 CD와 완벽한 호환성을 유지할 뿐 아니라 CDP에서 재생이 가능하다는 측면에서는 CD와 매우 유사하지만 원하는 정보를 사용자의 마음대로 기록할 수 있다는 점에서는 ROM형의 매체와는 상당한 차이가 있다.

이와 같은 추기형 광기록 매체는 통상적으로는 홈 (groove)이 형성되어 있는 기판상에 특정 파장의 레이저를 흡수할 수 있는 색소를 고분자 수지와 혼합, 용매에 녹여 코팅한 다음, 그 위에 금, 알루미늄 등으로 반사막을 형성하고 광경화성 수지로 보호층을 코팅, 경화시킴으로써 제조된다. 이러한 추기형 광기록 매체는, 레이저를 1㎛ 이내로 기록층에 집광시키면 레이저를 흡수하는 색소에 의해 열이 발생하여 고분자 수지를 분해시켜 피트 (pit)가 형성됨으로써 기록이 가능해진다. 기록 재생시에는 피트가 있는 부분과 없는 부분의 반사율 차이로 정보를 읽게된다. 추기형에서는 기록된 부분이 고분자의 분해형태로 되기 때문에 재기록이 불가능하다.

한편, 다른 종류의 추기형 광기록 매체로서 알루미늄, 금, 구리 등과 같은 금속 또는 이들의 합금 등을 디스크 전면에 증착하여 전기 전도막을 형성하고, 액정과 이색성 색소 (dichroic dye)를 포함하는 기록층을 형성한 다음, 코로나 방전, 자장 또는 전단 응력 (shear stress)에 의해 액정과 이색성 색소를 배향시키는 과정을 통해 제조되는 것이 있다 (미국특허 제 5,073,219호). 이러한 광기록 매체는 집광된 광에 의하여 액정과 이색성 색소의 배향이 바뀌면서 변화되는 반사율 차이에 따라 정보가 기록되는 원리를 이용하는 것이다. 그러나, 이러한 광기록 매체는 홈과 랜드 (land) 사이의 반사율 차이가 적어 트랙킹 조건이 매우 까다로울 뿐 아니라 전체적으로 기록 부위의 반사율이 저하되는 문제점이 있어 제조공정상의 어려움이 있다.

또 다른 종류로서, 색소를 이용하는 추기형 광기록매체로는 디스크 및 테이프 형태가 실용화되고 있으며, 데이터 저장용 디스크, 오디오용 CD, 광 CD 등의 용도로 사용되고 있다. 이런 광기록 매체중에서 CD-R (compact disk recordable) 디스크는 소량의 CD 제작, CD-ROM 제작 등의 용도로 최근 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며, 이와 관련된 기술도 많이 개발되고 있다. 이들 디스크에서 언급되고 있는 CD-R 디스크들은 기존의 CD와 완벽한 호환성을 가지는 것을 특징으로 하는데, 65% 이상, 바람직하게는 70% 이상의 고반사율을 유지하려면 기록층을 특수한 구조 및 특성을 가진 고가의 색소로 구성해야 한다.

추기형 유기 광기록 매체의 제조시에 통상적으로 유기성분의 색소, 예를 들면 시아닌 또는 프탈로시아닌계 색소가 사용된다. 이들 색소로 형성된 기록층을 갖는 광기록 매체는 효과적인 기록을 할 수 있다는 장점이 있는데, 특정 파장의 레이저를 직경 1㎛ 이하의 크기로 집광시켜 기록층에 조사하면 발열에 의해 유기 색소 및 기판, 반사막이 변형되어 광학적 특성이 변화되고, 이러한 광학적 특성의 변화가 전기적 신호로 변화됨으로써 재생이 가능하게 된다.

그러나 유기 색소를 사용할 경우, 빛에 의해 색소가 분해된다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하는 방안들이 다양하게 제시되고 있는데 (미합중국 특허 제5,328,082호, 제5,155,008호 및 제5,154,958호), 일반적으로는 색소와 함께 금속 착물을 색소분해방지제로서 사용하여 기록층을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 그런데, 이러한 방법에 따르면 첨가되는 색소분해방지제로 인하여 기록매체 전체의 반사율이 상당히 저하되고, 기록 특성, 특히 C/N비가 낮아진다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 문제점을 극복하여 반사율 및 C/N비가 높으며, 자외선, 고온 및 다습의 열악한 환경하에서도 균일한 반사율을 유지하는 등의 내환경성이 개선된 광기록 매체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 내환경성이 우수한 광기록 매체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 광기록 매체의 단면도이다.

도 2는 광기록 매체의 내환경 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 광기록 매체의 기록 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 기판 2. 기록층

3. 금속반사층 4. 보호층

상기 본 발명의 기술적 과제는 색소를 함유하는 코팅액을 기판상에 도포하여 기록층을 형성하는 단계; 상기 기록층 상에 금속 반사층을 증착시키는 단계; 및 상기 금속 반사층상에 자외선 경화성 수지를 도포한후 경화시켜 보호층을 형성하는 단계로 이루어진 광기록매체의 제조방법에 있어서, 상기 코팅액이 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 두종류의 색소분해방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법에 의하여 달성된다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기의 제조방법에 있어서, 기판으로는 열적, 기계적 특성이 우수한 물질, 예를 들면 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 비정질 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 사용될 수 있다. 좀더 바람직스럽게는, 기판으로는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 비정질 폴리올레핀 등이 사용될 수 있으며, 생산성의 측면을 고려할 때 사출성형하여 제조하는 것이 바람직하다.

기록층은 코팅액을 스핀코팅법에 의해 기판 상에 도포함으로써 형성되는데, 상기 코팅액은 색소 및 색소분해방지제 (quencher)를 톨루엔, 헥산, 부타논, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 디아세톤알콜, 테트라플루오로프로판올, 디클로로에탄 등의 유기용매 또는 그들의 공용매 (cosolvent)에 1 내지 20중량%로 용해시켜서 제조된다.

이때 사용되는 색소로는 광학적으로 충분히 안정하다면 어느 것이어도 무방하나, 시아닌계 색소, 프탈로시아닌계 색소 및 소정의 파장 영역 (500 내지 850nm)에서 적절한 발열과 반사율을 보장할 수 있는 크로코늄계 색소, 아쿠아릴리움계 색소, 아자메틴계 색소 등의 이색성 색소가 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 하기 화학식 3으로 표시되는 시아닌계 색소가 사용된다.

또한, 색소가 광에 의해 분해됨으로써 제품의 성능이 불량해지는 것을 방지하기 위해 상기 색소를 함유하는 코팅액에 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 색소분해방지제를 첨가한다. 이때, 색소분해방지제의 첨가 비율 및 색소분해방지제 간의 혼합 비율은 기록성 향상 및 내환경성 개선에 있어 매우 중요하다.

본 발명에 있어서, 코팅액 중의 색소분해방지제의 총량은 색소 총량을 기준으로하여 1 내지 50중량%이다.

또한, 상기 화학식 1 및 2로 표시된 두 종류의 색소분해방지제의 혼합 중량비는 1:0.2 내지 1:0.5의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 색소분해방지제 간의 혼합 비율이 상기 범위를 벗어나면 시간 경과에 따라 반사율이 급격하게 증가함으로써 광기록 특성에 치명적인 결함을 유발시키는 결과가 초래되므로 바람직하지 않다. 이는 광기록 매체가 자외선, 고온 및 다습 등의 열악한 환경하에서의 내환경성이 불량하다는 것을 의미한다.

상기와 같은 조성을 갖는 코팅액을 제조하여 기판상에 50 내지 200nm의 두께로 도포함으로써 기록층을 형성한다.

이 기록층 상에 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속 또는 그들의 합금을 진공증착, 스퍼터링, 열증착 등의 통상적인 방법으로 증착시켜 두께가 300 내지 3,000Å인 금속 반사층을 증착한다.

마지막으로, 기록층과 금속 반사층을 보호하기 위하여 상기 금속 반사층 상에 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지 등과 같은 자외선 경화성 수지를 0.1 내지 100㎛의 두께로 스핀 코팅한 다음, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 보호층을 형성한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 본 발명에서는 전술한 제조방법에 따라 형성된 광기록 매체에 의하여 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 광기록 매체의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광기록 매체는 기판 (1)상에 기록층 (2), 금속 반사층 (3)과 상기 금속 반사층을 보호하기 위한 보호층 (4)이 차례로 적층된 구조로 되어 있다.

본 발명의 광기록 매체는 테이프 또는 디스크의 형태로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세히 설명할 것이나, 본 발명이 이에 한정되지는 아니한다.

실시예 1

디아세톤알콜과 부탄올의 공용매에 유기 색소 L-04 (상품명, 일본감광색소 제품) 6g, 색소분해방지제인 IRG022 (상품명, 일본화학 제품) 및 Q₂(상품명, 일본감광색소 제품) 각각 1.5g 및 0.5g을 완전히 용해시켜서 기록층 형성용 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 지름이 12㎝이고, 두께가 1.2㎜이며, 표면에 나선형의 홈 (spiral groove; groove pitch＝1.6㎛, groove depth＝140nm, groove width＝0.5㎛)을 갖도록 사출성형된 폴리카보네이트 기판상에 홈에서의 두께가 200nm가 되도록 스핀 코팅하였다. 형성된 기록층 상에 스퍼터링 방법으로 금을 증착시켜서 두께가 1,000Å인 금속 반사층을 형성하고, 이 금속 반사층 위에 자외선 경화성 고분자를 2㎛ 두께로 스핀 코팅하여 본 발명에 따른 유기 광기록 매체 (a)를 CD 형태로 제조하였다. 이 광기록 매체에 대하여 온도 45℃, 습도 60%, 크세논 램프 0.34㎾인 환경 조건하에서 시간 변화에 따른 반사율 변화를 측정하여 도 2에 나타내었으며, EFM (Eight to Fourteen Modulation) 신호를 3T로 기록, 재생함으로써 C/N비 변화를 측정하여 도 3에 나타냄으로써 광기록 매체의 내환경성 및 광기록 특성을 평가하였다.

비교예 1

유기 색소 L-04 6g, 색소분해방지제인 IRG022 1g및 Q₂1g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 디스크 (b)를 제조하고, 동일한 조건하에 시간 경과에 따른 반사율 변화를 측정하여 내환경성을 평가하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

비교예 2

유기 색소 L-04 6g, 색소분해방지제인 IRG022 0.5g및 Q₂1.5g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 디스크 (c)를 제조하고, 동일한 조건하에 시간 경과에 따른 반사율 변화를 측정하여 내환경성을 평가하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

비교예 3

유기 색소 L-04 6g, 색소분해방지제인 IRG022 2g을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 디스크 (d)를 제조하고, 동일한 조건하에 시간 경과에 따른 반사율 변화를 측정하여 내환경성을 평가하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2로부터, 본 발명에 따른 유기 광기록 매체 (a)는 시간이 경과하여도 반사율의 변화가 거의 없다.

이에 반하여, 색소분해방지제의 혼합 비율이 본 발명의 범위를 벗어나는 유기 광기록 매체 (b, c 및 d)의 경우에는 시간이 경과함에 따라 반사율이 갑작스럽게 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 이들 광기록 매체는 자외선, 고온, 다습 등의 열악한 환경하에서는 내구력이 저하된다.

또한, 도 3으로부터, 본 발명에 따른 유기 광기록 매체는 기록력 (writing power, 단위:㎽)을 높여도 시간 경과에 무관하게 C/N비가 거의 일정하다는 것, 즉 광기록 특성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 광기록 매체는 반사율 및 C/N비등 광기록 특성이 우수할 뿐 아니라, 자외선, 고온 및 다습 등의 열악한 환경하에서도 우수한 내환경성을 유지한다.

Claims (10)

1. 색소를 함유하고 있는 코팅액을 기판상에 도포하여 기록층을 형성하는 단계;

   상기 기록층 상에 금속 반사층을 증착시키는 단계; 및

   상기 금속 반사층상에 자외선 경화성 수지를 도포한후 경화시켜 보호층을 형성하는 단계로 이루어진 광기록매체의 제조방법에 있어서,

   상기 코팅액이 하기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 두 종류의 색소분해방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.

   [화학식 1]

   [화학식 2]
2. 제1항에 있어서, 상기 기판이 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 비정질 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나의 고분자 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 색소가 시아닌계 색소, 프탈로시아닌계 색소, 크로코늄계 색소, 아쿠아릴리움계 색소 및 아자메틴계 색소로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 시아닌계 색소가 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.

   [화학식 3]
5. 제1항에 있어서, 상기 코팅액 중의 색소분해방지제의 총량이 색소 총량을 기준으로 하여 1 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 색소분해방지제 및 상기 화학식 2로 표시되는 색소분해방지제의 혼합 비율이 1:0.2 내지 1:0.5인 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 기록층의 두께가 50 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 금속층이 금, 은, 구리 및 알루미늄으로 구성된 군으로부터 선택된 하나의 금속으로 형성된 것임을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 자외선 경화성 수지가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 및 우레탄 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 광기록 매체의 제조방법.
10. 상기 제 1항 내지 9항 기재의 제조방법에 따라 제조된 광기록 매체.